【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于聲波測距和井中動態監測領域，特別涉及一種井中液位測量技術與裝置。
技術介紹
1、傳統的基于壓力傳感的井中液位測量技術，其方法是將壓力傳感探頭安裝在井中液面之下的固定深度位置上、用連接探頭的信號傳輸電纜的長度或固定電纜的管柱長度確定探頭安裝的深度，其信號傳輸電纜在井中分段固定在井中的管住上或懸掛于井中、在井口利用電纜密封裝置做好密封，電纜出井后連接到地面顯示器上；測量時，用探頭深度減去探頭所測得的液面距離探頭的深度(以水密度1克/立方厘米做壓力--深度轉換)，就是液面距離井口的深度。
2、該方法在井中液位測量方面面臨諸多困境。
3、其一，其探頭與電纜的絕緣、密封及固定工藝復雜，在實際操作中，設備的下井、起井作業極易致使電纜受損。例如，升降操作會使電纜與井壁摩擦，或遭受其他機械外力，導致外皮破損，影響測量的準確性與設備的穩定性。
4、其二，井中的水泵和水管工作時產生的持續強烈震動，會對探頭和電纜造成嚴重損傷。長期處于震動環境下，探頭內部精密元件易發生位移或損壞，電纜連接部位也會松動，引發設備故障。一旦故障，往往需更換整套設備，這不僅增加維護成本，還會中斷生產。
5、其三，傳統液位計需一口井配備一套，成本高昂且壽命較短，難以滿足長期動態監測需求。在許多情況下，未安裝液位計的井中動態液位無法實時掌握，給生產活動帶來諸多不便與安全隱患，如工業生產中物料供應不穩定、易發燒泵事故、礦井環境中可能引發水淹事故等。
6、其四，隨著現代工業發展與井深增加，對液位測量技術的要求
7、其五，特殊井況下，如井筒內的地層水中含有復雜氣體、礦物顆粒、較大溫度變化或其他干擾因素時，傳統液位計測量結果偏差較大。當井中含有腐蝕性流體時，對設備的抗腐蝕和使用壽命提出更高的要求。
8、因此，業界迫切需要更準確的、可靠的、便捷的現代液位測量技術，以提升生產效率、取全取準液位資料、降低成本并保障生產安全。
技術實現思路
1、本專利技術旨在提供一種基于聲波測距原理的，在井口遠距離、無接觸測量井中液位的方法及設備。克服傳統液位測量技術中探頭和電纜易損、成本高、壽命短、難以長期動態監測以及復雜井況下測量不準確等問題。利用聲波在井筒內的傳播特性，實現便捷、快速、精確且低成本的液位測量，提高液位測量技術在不同井況下的適應性與準確性，滿足行業發展對液位測量的需求。
2、本專利技術采用的技術方案之一為：一種基于聲波原理的井中液位測量設備，包括：激發設備、接收設備；
3、所述激發設備布置于井口，并對準井口發送連續聲波升頻掃描信號；
4、所述接收設備包括安裝在井內上部的兩個朝向相反的探頭以及主采集板，其中一個探頭正對井下液面，另一個探頭正對激發設備；
5、所述兩個朝向相反的探頭與主采集板連接，主采集板根據兩個探頭采集到的聲音信號計算井中液位深度。
6、本專利技術采用的技術方案之二為：一種基于聲波原理的井中液位測量方法，根據兩個朝向相反的探頭所采集到的聲波時間差，以及井中聲波傳輸速度，計算得到井中液面深度位置。
7、具體包括以下步驟：
8、s1、在井口激發連續聲波升頻掃描信號；
9、s2、記正對激發設備的探頭為探頭a，正對井下液面的探頭為探頭b；步驟s1的掃描信號依次被探頭a、探頭b記錄；
10、s3、步驟s1所述掃描信號沿井筒內以聲波波導方式向下傳播，傳播至液面時產生全反射，全反射信號向上返回井口，依次被探頭b、探頭a記錄；
11、探頭a得到的信號記為信號a，探頭b得到的信號記為信號b；
12、s4、對信號a做自相關、信號a與信號b做互相關處理，其第一個波峰(以信號a自相關數據為準)為系統起始時間0時刻，第二個波峰(以信號a與b互相關數據為準)為液面全反射后到達探頭的時刻；讀取第二個波峰與第一個波峰的時間差，得到聲波從井口到液面的往返時間差；
13、s5、基于步驟s4計算的聲波往返時間差，結合井中聲波速度，計算得到井中液面深度位置。
14、本專利技術的有益效果：本專利技術通過在井口設置雙向的兩個探頭，利用聲波在井筒內的傳播特性，分別測量兩個方向的聲波，結合兩個探頭測量到的聲波的時間差，實現便捷、快速、精確且低成本的液位測量；本專利技術具備以下優點：
15、1)本專利技術適用于所有井深、復雜井況條件下井中液位的高精度測量，填補了在井口測量深井液位的空白；
16、2)本專利技術適用于一機一井、一機多井、長期動態監測和便于遠程測控；
17、3)本專利技術在井口采集，無井下作業的安全風險和設備風險；
18、4)本專利技術操作簡便、瞬間獲取液位數據，成本低廉。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于聲波原理的井中液位測量設備，其特征在于，包括：激發設備、接收設備；
2.根據權利要求1所述的一種基于聲波原理的井中液位測量設備，其特征在于，所述探頭本體采用圓柱形外殼，兩個朝向相反的探頭安裝在該圓柱形外殼的兩端。
3.根據權利要求2所述的一種基于聲波原理的井中液位測量設備，其特征在于，兩個探頭之間的圓柱形外殼中部設置有層隔音板結構。
4.一種基于聲波原理的井中液位測量方法，其特征在于，基于權利要求1-3任意一項所述一種基于聲波原理的井中液位測量設備，根據兩個朝向相反的探頭所采集到的聲波時間差，以及井中聲波傳輸速度，計算得到井中液面深度位置。
5.根據權利要求4所述的一種基于聲波原理的井中液位測量方法，其特征在于，聲波時間差的計算過程為：
6.根據權利要求5所述的一種基于聲波原理的井中液位測量方法，其特征在于，根據步驟A4計算的聲波從探頭本體到液面的往返時間差與井中聲波傳輸速度，計算得到從探頭本體到液面的距離；
7.根據權利要求6所述的一種基于聲波原理的井中液位測量方法，其特征在于，井中聲波速度計算
...【技術特征摘要】
1.一種基于聲波原理的井中液位測量設備，其特征在于，包括：激發設備、接收設備；
2.根據權利要求1所述的一種基于聲波原理的井中液位測量設備，其特征在于，所述探頭本體采用圓柱形外殼，兩個朝向相反的探頭安裝在該圓柱形外殼的兩端。
3.根據權利要求2所述的一種基于聲波原理的井中液位測量設備，其特征在于，兩個探頭之間的圓柱形外殼中部設置有層隔音板結構。
4.一種基于聲波原理的井中液位測量方法，其特征在于，基于權利要求1-3任意一項所述一種基于聲波原理的井中液位測量設備...
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