山東定制隨鉆聲波測井換能器規(guī)格
發(fā)布時間：2024-08-03 01:09:06
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換能器按組成的壓電元件形狀分為薄板形, 圓片形, 圓環(huán)形, 圓 管形, 圓棒形, 薄殼球形, 壓電薄膜等;換能器按振動模式分為伸縮振動, 彎曲振動, 扭轉(zhuǎn)振動等;換能器按伸縮振動的 方向分為厚度, 切向, 縱向, 徑向等;按壓電轉(zhuǎn)換方式 分為發(fā)射型 ( 電-聲轉(zhuǎn)換) , 接收型 ( 聲-電轉(zhuǎn)換) , 發(fā)射/接收復合型等。換能器按工作環(huán)境分為液體, 固體, 氣體, 生物體等。一般來說，就是一個電聲轉(zhuǎn)換器件，不帶電路的。換能器是超聲波設備的核心器件，其特性參數(shù)決定整個設備的性能。換能器主要有磁致伸縮和壓電晶體兩大類。
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1、自發(fā)極化。120℃以下，BaTiO3晶體結構稍有畸變，為四方結構，Ba2+和Ti4+相對于O2-產(chǎn)生了一個位移，結果導致正負電荷中心不重合，產(chǎn)生了極化。鐵電晶體中存在著自發(fā)極化方向不同的小區(qū)域，那些自發(fā)極化方向相同的區(qū)域稱為電疇。對于自發(fā)極化而言，從宏觀統(tǒng)計來看，晶體中存在著各個方向的自發(fā)極化，它們相互抵消，宏觀上對外不呈現(xiàn)極性。2、人工極化就是在上加一足夠高的直流電場，并保持一定的溫度和時間，迫使其電疇轉(zhuǎn)向，或者說迫使其自發(fā)極化作定向排列。陶瓷中電疇在極化處理前后的變化情況。3、鐵電陶瓷，某些材料在一定溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化。而且其自發(fā)極化可以因外電場的作用而轉(zhuǎn)向，材料的這種特性稱為鐵電性。具有這種特性的陶瓷材料稱為鐵電陶瓷。
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壓電陶瓷按照組元分類：1. 單元系壓電陶瓷材料：鈦酸鋇陶瓷、鈦酸鉛陶瓷；2. 二元系壓電陶瓷材料：鋯鈦酸鉛陶瓷通常簡稱為PZT陶瓷，這種壓電陶瓷目前受到廣泛應用；3. 三元系壓電陶瓷材料，通常是在具有鈣鈦礦性結構的鋯鈦酸鉛{PbZrO3-PbTiO3}中二元系再增加第三種{化學通式為ABO3型}化合物而形成的三元系固溶體。所增加的第三種成分，它們的共同特點是在摻入PbZrO3-PbTiO3之中形成固溶體后不改變整個晶格的鈣鈦礦型結構。4. 多元系壓電陶瓷材料。按照特定應用情況分類：用于電力轉(zhuǎn)換器的材料（超聲波應用）；用于傳感器的材料（超聲波發(fā)射器和接收器）；用于啟動器的材料（定位或注射系統(tǒng)）；用于特殊應用的材料。
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壓電陶瓷是一種具有壓電效應的多晶體。因生產(chǎn)工藝和陶瓷相近而得名。壓電陶瓷基本都是鐵電體：當溫度低于居里溫度Tc時，晶體中晶胞的離子發(fā)生位移，造成正負電荷中心不重合，進而產(chǎn)生固有電偶極矩；相鄰晶胞產(chǎn)生同樣的連鎖反應，擴展成為鐵電體的基本單元——電疇。壓電陶瓷的壓電效應機理與石英晶體大不相同，未經(jīng)極化處理的壓電陶瓷材料是不會產(chǎn)生壓電效應的。經(jīng)極化處理后，剩余極化強度會使與極化方向垂直的兩端出現(xiàn)束縛電荷（一端為正，另一端為負），由于這些束縛電荷的作用在陶瓷的兩個表面吸附一層來自外界的自由電荷，并使整個壓電陶瓷片呈電中性。
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聲波測井換能器是將聲信號轉(zhuǎn)換成機械振動后再轉(zhuǎn)換成電信號。測井工程中，測井儀器的壓電陶瓷隨儀器下到井下1500-6000米深的井下，井下的溫度100-230度左右，大氣壓力30-130MP有些井下還伴有硫化氫等復雜氣體，而傳統(tǒng)的聲波測井換能器為銀電極并且電極涂在壓電陶瓷的表面，如YTG系列的8條12條切向極化聲波測井換能器，是由圓管形壓電陶瓷元件經(jīng)涂銀后切向極化后制成，換能器的陶瓷體硬度高約1000HV，銀電極的硬度低約70HV，他們的硬度差距懸殊，兩者之間的膨脹系數(shù)不同，銀電極在ΙΟ-ΙΟΟΚΗζ振動狀態(tài)下承受壓力和溫度以及復雜環(huán)境的影響下，銀層會嚴重脫落，造成測井結果不準確，嚴重影響測井工程質(zhì)量。
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換能器的接收電壓靈敏度，又稱自由場電壓靈敏度。這里所謂的自由場是指均勻各向同性媒質(zhì)中可以忽略邊界影響時的聲場。有效聲中心是指在發(fā)生器上或附近的一點，從遠處觀察時似乎聲波是從該點發(fā)出的球面發(fā)散聲波，即聲源直徑很小以至可以近似地把它看作點聲源。在給出換能器自由場電壓靈敏度時，一般還應同時指明參考點，指定方向和輸出端。若是接收換能器輸出端阻抗無限大時，則此時的接收電壓靈敏度就稱為開路靈敏度（或稱開路響應）。