一种声波接收换能器及井下方位噪声检漏装置和检漏方法

摘要

本发明提供了一种声波接收换能器及井下方位噪声检漏装置和检漏方法，换能器由一个压电陶瓷圆筒和覆盖在压电陶瓷圆筒内、外壁上沿圆周方向设置的多个银电极矩形长条组成，各银电极之间的压电陶瓷极化方向与压电陶瓷圆筒的切线方向平行，压电陶瓷圆筒极化后形成正电极和负电极，正电极与负电极沿压电陶瓷圆筒的圆周方向交替间隔设置；井下方位噪声检漏装置设有声波接收换能器，换能器的上部设有电子仓、数据收发模块，然后通过电缆与地面系统连接，利用压电陶瓷圆筒换能器三种模态叠加形成超级指向性，在不同的时刻，通过控制电路的选择作用分别沿着东、南、西、北四个方向进行测试，得到水平方向上四个超级心形指向性，提高了测井的效率和精确度。

权利要求

1.一种基于声波接收换能器的井下方位噪声检漏装置，其特征在于：包括依次连接的声波接收换能器(1)、电子仓(2)、数据收发模块(3)和电源；

声波接收换能器，由一个压电陶瓷圆筒和覆盖在压电陶瓷圆筒内、外壁上沿圆周方向设置的多个银电极矩形长条组成，各银电极等间距覆盖在压电陶瓷圆筒内、外壁上，压电陶瓷圆筒内、外壁上位置对应的银电极连接在一起，各银电极之间的压电陶瓷极化方向与压电陶瓷圆筒的切线方向平行，各银电极之间的压电陶瓷极化后形成正电极(102)和负电极(101)，正电极(102)与负电极(101)沿压电陶瓷圆筒圆周方向交替间隔设置；

所述数据收发模块通过电缆(4)与地面系统连接，电子仓(2)包括与声波接收换能器(1)连接的分时转向电路，分时转向电路依次连接用于对传输的信号进行处理的前置预处理电路，低通滤波电路，可变增益放大电路，电压放大电路和A/D转换电路，A/D转换电路和可变增益放大电路分别与控制电路连接，控制电路连接有CAN总线，控制电路经CAN总线与数据收发模块(3)连接；

所述声波接收换能器(1)的压电陶瓷圆筒内、外壁上分别覆盖有16个银电极，16个银电极之间的压电陶瓷极化后形成沿压电陶瓷圆筒圆周间隔设置的8个正电极(102)和8个负电极(101)，换能器的8个负电极连接在一起作为声波接收换能器的负极；

所述的分时转向电路包括与控制电路连接的六个电子开关和4个变压器T1、T2、T3、T4，每个变压器包括1个初级线圈和4个次级线圈，其中四个电子开关分别与4个变压器T1、T2、T3、T4连接，通过电子开关控制变压器T1、T2、T3、T4与换能器内部四对正电极的导通和关断，实现换能器在东南西北四个方向波束的转变，各变压器的初级线圈输入端均与前置预处理电路连接，另外两个电子开关分别与换能器的8个正电极连接，通过该两个电子开关控制换能器的8个正电极分时两两连接分为四对，实现换能器在南北和东西方向不同接线方式的转变，将各变压器的4个次级线圈输出端口分别通过模拟电子开关与换能器四对正电极连接，四对正电极上的电压按+2.414：+1.586：-0.414：-0.414分配，通过4个变压器T1、T2、T3、T4分时为四种不同连接方式的四对正电极供电，从而实现换能器压电陶瓷圆筒分时向四个方向接收声波，获得不同方向的声波信号。

2.一种基于权利要求1装置的噪声检漏方法，其特征在于：由声波接收换能器接收到的声信号经声-电转换得到电信号，微弱的电信号经前置预处理、可控增益放大、电压放大、A/D转换处理后送到CAN总线，通过数据收发模块传送到井上的地面系统，实现井下和井上的数据传输，通过控制电路控制变压器T1～T4分时工作，来实现声波接收换能器在东南西北四个方向的分时获得声音信号，将井下声波接收换能器接收到的四个方向的4路信号传送到地面系统，通过地面系统分析比较4路信号，如果其中某1路信号相比其他3路信号幅度变化在3～10dB，则判断为有泄露发生，如果四路信号幅度变化低于3dB，则判断为没有泄露发生。

说明书

一种声波接收换能器及井下方位噪声检漏装置和检漏方法

技术领域

[0001] 本发明属于测井技术领域，涉及一种声波接收换能器及井下方位噪声检漏装置和检漏方法。

背景技术

[0002] 随着科学技术和世界经济的迅猛发展，石油在世界经济发展中的战略地位表现的越来越突出。石油属于不可再生能源，为了充分利用能源，应尽量提高开采效率，减少开采损失，特别是目前，我国越来越多的油井进入了后期开发阶段，使得这一问题的研究变得更为重要和紧迫。测井可以分为勘探测井和生产测井。勘探测井是为生产测井做准备，只有通过勘探地质岩层的分布，才能使生产测井提高采油效率，测量掌握与采油有关的油井情况和地层情况。井下方位噪声检漏装置属于勘探测井，也是测井中最重要的部分，只有前期的勘探工作做的精确及完整，才能指导在实践的开采工作，为整个石油的开采过程提供可靠的保障。

[0003] 现有传统的井下噪声检漏装置在测井中使用的换能器在水平方向上没有任何指向性，时常造成对于断层等地质结构的漏判，使得整个井下方位噪声检漏测井实验数据的精确性得不到保证，导致最后的测井结果也不准确。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供了一种声波接收换能器及井下方位噪声检漏装置和检漏方法，将指向性换能器引入到井下方位噪声检漏装置中，使其在水平方向上具有了方位指向性，提高了测井的效率和精确度。

[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0006] 一种声波接收换能器，换能器由一个压电陶瓷圆筒和覆盖在压电陶瓷圆筒内、外壁上沿圆周方向设置的多个银电极矩形长条组成，各银电极等间距覆盖在压电陶瓷圆筒内、外壁上，压电陶瓷圆筒内、外壁上位置对应的银电极连接在一起，各银电极之间的压电陶瓷极化方向与压电陶瓷圆筒的切线方向平行，各银电极之间的压电陶瓷极化后形成正电极和负电极，正电极与负电极沿压电陶瓷圆筒圆周方向交替间隔设置。

[0007] 所述压电陶瓷圆筒内、外壁上位置对应的银电极，通过覆盖在压电陶瓷圆筒顶部或底部边缘上的银桥连接在一起。

[0008] 所述压电陶瓷圆筒内、外壁上分别通过丝网印刷形成16个银电极，16个银电极之间的压电陶瓷极化后形成沿压电陶瓷圆筒圆周间隔设置的8个正电极和8个负电极。

[0009] 一种井下方位噪声检漏装置，其特征在于：包括依次连接的声波接收换能器、电子仓、数据收发模块和电源，所述数据收发模块通过电缆与地面系统连接，电子仓包括与声波接收换能器连接的分时转向电路，分时转向电路依次连接用于对传输的信号进行处理的前置预处理电路，低通滤波电路，可变增益放大电路，电压放大电路和A/D转换电路，A/D转换电路和可变增益放大电路分别与控制电路连接，控制电路连接有CAN总线，控制电路经CAN总线与数据收发模块连接；所述声波接收换能器的压电陶瓷圆筒内、外壁上分别覆盖有16个银电极，16个银电极之间的压电陶瓷极化后形成沿压电陶瓷圆筒圆周间隔设置的8个正电极和8个负电极，换能器的8个负电极连接在一起作为声波接收换能器的负极；所述的分时转向电路包括与控制电路连接的六个电子开关和4个变压器T1、T2、T3、T4，每个变压器包括1个初级线圈和4个次级线圈，其中四个电子开关分别与4个变压器T1、T2、T3、T4连接，通过电子开关控制变压器T1、T2、T3、T4与换能器内部四对正电极的导通和关断，实现换能器在东南西北四个方向波束的转变，各变压器的初级线圈输入端均与前置预处理电路连接，另外两个电子开关分别与换能器的8个正电极连接，通过该两个电子开关控制换能器的8个正电极分时两两连接分为四对，实现换能器在南北和东西方向不同接线方式的转变，将各变压器的4个次级线圈输出端口分别通过模拟电子开关与换能器四对正电极连接，四对正电极上的电压按+2.414：+1.586：-0.414：-0.414分配，通过4个变压器T1、T2、T3、T4分时为四种不同连接方式的四对正电极供电，从而实现换能器压电陶瓷圆筒分时向四个方向接收声波，获得不同方向的声波信号。

[0010] 由声波接收换能器接收到的声信号经声-电转换得到电信号，微弱的电信号经前置预处理、可控增益放大、电压放大、A/D转换处理后送到CAN总线，通过数据收发模块传送到井上的地面系统，实现井下和井上的数据传输，通过控制电路控制变压器T1～T4分时工作，来实现声波接收换能器在东南西北四个方向的分时获得声音信号，将井下声波接收换能器接收到的四个方向的4路信号传送到地面系统，通过地面系统分析比较4路信号，如果其中某1路信号相比其他3路信号幅度变化在3～10dB，则判断为有泄露发生，如果四路信号幅度变化低于3dB，则判断为没有泄露发生。

[0011] 本发明的声波接收换能器，由一个压电陶瓷圆筒和覆盖在压电陶瓷圆筒内、外壁上沿圆周方向设置的多个银电极矩形长条组成，通过不同正电极连接不同电压，控制压电陶瓷圆筒换能器三个最基本的振动模态的组合产生指向性辐射，从而实现水平方向的方向指向性。

[0012] 本发明在方位噪声检漏装置的最下面设有声波接收换能器，换能器的上部设有电子仓、数据收发模块，然后通过电缆与地面系统连接，声波接收换能器采用指向性圆环换能器替代普通的井下极化圆环换能器，指向性圆环换能器就是通过控制压电圆环换能器三个最基本的振动模态的组合产生指向性辐射，从而实现水平方向的方向指向性。通过分时转向电路来控制换能器动态的采集井下东南西北四个方向的地质结构周围发出的声信号，再用指向性换能器将接收到声信号转换为电信号，接着通过电子仓对电信号进行放大、A/D转换等相关处理，再将电信号送到CAN总线，然后通过传输电缆将电信号送到地面系统，最后用计算机对接收的测井数据进行分析处理，对东南西北四个方向的4路信进行分析比较，判断四个方向是否有泄露发生，使方位噪声检漏装置在水平方向上具有了方位指向性，提高了测井的效率和精确度。

附图说明

[0013] 图1为本发明的换能器结构示意图；

[0014] 图2为本发明井下方位噪声检漏装置测量示意图；

[0015] 图3为本发明井下方位噪声检漏装置原理框图；

[0016] 图4为的前三阶扩张模态波束图；

[0017] 图5为最低限要求超级心形波束图；

[0018] 图6为本发明井下方位噪声检漏装置电路原理图；图6a为分时转向电路；图6b为前置预处理电路、低通滤波电路、A/D转换电路、可变增益放大电路和放大电路；图6c为CAN总线电路；图6d为控制电路；

[0019] 图7为本发明换能器的前三阶扩张模态加权产生不同方向指向性的接线方式示意图；图7a为北方向指向性的接线方式示意图；图7b为西方向指向性的接线方式示意图；图7c为南方向指向性的接线方式示意图；图7d为东方向指向性的接线方式示意图。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图对本发明进行详细说明。

[0021] 如图1所示，一种声波接收换能器，换能器由一个压电陶瓷圆筒和覆盖在压电陶瓷圆筒内、外壁上沿圆周方向设置的多个银电极矩形长条组成，各银电极等间距覆盖在压电陶瓷圆筒内、外壁上，压电陶瓷圆筒内、外壁上位置对应的银电极，通过覆盖在压电陶瓷圆筒顶部或底部边缘上的银桥103连接在一起，各银电极之间的压电陶瓷极化方向与压电陶瓷圆筒的切线方向平行，各银电极之间的压电陶瓷极化后形成正电极102和负电极101，正电极102与负电极101沿压电陶瓷圆筒圆周方向交替间隔设置。

[0022] 所述压电陶瓷圆筒内、外壁上分别通过丝网印刷形成16个银电极，16个银电极之间的压电陶瓷极化后形成沿压电陶瓷圆筒圆周间隔设置的8个正电极102和8个负电极101，将8个正电极分为4组，通过给4组不同正电极连接不同电压来控制压电陶瓷圆筒换能器三个最基本的振动模态的组合产生指向性辐射，从而实现水平方向的方向指向性。声波接收换能器采用指向性圆环换能器替代普通的井下径向极化圆环换能器，目前的噪声泄露检测仪采用的井下径向极化圆环换能器在水平方向没有指向性，指向性圆环换能器就是通过控制压电圆环换能器三个最基本的振动模态的组合产生指向性辐射，从而实现水平方向的方向指向性。本发明的声波接收换能器通过圆环电极上加的电信号来激励，通过这种方法，可在水平方向上获得指向性。

[0023] 本发明的声波接收换能器是通过圆环的多模态激励来提供指向性的，指向性的合成原理是：

[0024] n阶扩张模态的 径向运动会产生一个径向的声压，它在水平方向上的方位角指向性因子为 n＝0模态会产生单极子波束图，n＝1模态会产生偶极子波束图，n＝2模态会产生四极子波束图。

[0025] 理论上，任何指向性函数或波束图都可以由下式获得，

[0026]

[0027] 其中：Pn(·)表示勒让德函数。在我们的研究中考虑其前三阶扩张模态，即[0028]

[0029] 由上式可以得到超指向性换能器的波束图。

[0030] 把单极子，偶极子，四极子以1：1：0.414(A＝1，B＝0.414)的比例相加，得到最低限要求超级心形波束图，相应的波束图函数是

[0031]

[0032] 本发明是用指向性换能器替代普通的井下极化圆环换能器，指向性换能器采用模态叠加,可以把圆环三个基础模态进行组合,产生一个复杂的振动,而这个复杂的振动可以使换能器产生相应的指向性,当它辐射声波时，在它的声场中，沿不同方向，即使是在同样的距离上，其声压的大小亦可能不同，这也就是说，它们的发射响应与方向有关。通过对8个电极上加不同的电压(即加权系数)，就会有不同的指向性，选择合适的加权系数，就可以在水平方向形成指向性。

[0033] 本发明的声波接收换能器产生超级指向性，需要有合适的电压分配来激励预期的振动模态。采用周向的电压分配 来激励 扩张模态。换能器必须经过极化处理才能具有压电效应，本发明的声波声波接收换能器采用切向极化有16个银层,各银电极极化方向与压电陶瓷圆筒径向平行，极化结果为相隔8个为负极,8个为正极,并相互绝缘。将压电圆环的8个负极全部接到在一起形成声波接收换能器的负极，将压电圆环换能器内表面的8个正电极分为四对，电极上的电压分配是一个四元的矢量：若为[1，1，1，1]，则可以激励n＝0的单极子模态，若为[1，1，一1，一1]，可以激励n＝1地偶极子模态，若为[l，一
1，一1，1]，可以激励n＝2的四极子模态。利用三种模态的叠加，可以形成超级指向性。

[0034] 如图2和图3，本发明还公开了一种井下方位噪声检漏装置，包括依次连接的声波接收换能器1、电子仓2和数据收发模块3，数据收发模块通过电缆4与地面系统连接，电子仓2包括与换能器1连接的分时转向电路，分时转向电路依次连接用于对传输信号进行处理的前置预处理电路，低通滤波电路，可变增益放大电路，电压放大电路和A/D转换电路，A/D转换电路和可变增益放大电路分别与控制电路连接，控制电路连接有CAN总线，控制电路经CAN总线与数据收发模块3连接；声波接收换能器1由16个银电极和16个压电陶瓷片组成，电极极化结果为相隔8个为负极，8个为正极，将换能器的8个负极全部接到圆筒的外表面上，将换能器内表面的8个正电极分为四对，四对正电极上的电压分配是一个四元的矢量：若为[1，1，1，1]，则可以激励n＝0的单极子模态，若为[1，1，一1，一1]，可以激励n＝1地偶极子模态，若为[1，一1，一1，1]，可以激励n＝2的四极子模态，利用三种模态的叠加形成超级指向性，通过分时转向电路控制不同正电极的电压形成不同方向的超级指向性。

[0035] 所述的分时转向电路包括与控制电路连接的六个电子开关和4个变压器T1、T2、T3、T4，每个变压器包括1个初级线圈和4个次级线圈，其中四个电子开关分别与4个变压器T1、T2、T3、T4连接，通过电子开关控制变压器T1、T2、T3、T4与换能器内部四对正电极的导通和关断，实现换能器在东南西北四个方向波束的转变，各变压器的初级线圈输入端均与前置预处理电路连接，另外两个电子开关分别与换能器的8个正电极连接，通过该两个电子开关控制换能器的8个正电极分时两两连接分为四对，实现换能器在南北和东西方向不同接线方式的转变，将各变压器的4个次级线圈输出端口分别通过模拟电子开关与换能器四对正电极连接，四对正电极上的电压按+2.414：+1.586：-0.414：-0.414分配，通过4个变压器T1、T2、T3、T4分时为四种不同连接方式的四对正电极供电，换能器压电陶瓷圆筒分时从四个方向接收声波，获得不同方向的声波信号。通过控制电路控制不同变压器导通，为换能器的不同电极供电，实现不同方向的指向性。

[0036] 本发明在装置的最下面设有声波接收换能器，换能器的上部设有电子仓、数据收发模块，然后通过电缆与地面系统连接。

[0037] 本发明的电子仓信号主要是对换能器转换的电信号进行一系列的调整，依次经过预处理、电压放大、A/D转换，再将电信号送到CAN总线，实现井下和井上的数据传输，将井下声波接收换能器接收到的测井数据传输到数据收发模块。

[0038] 本发明的数据收发模块主要是接收井下换能器发出的电信号并将电信号通过铠装电缆传输到地面系统。

[0039] 本发明的传输电缆是铠装电缆。

[0040] 本发明通过分时转向电路来控制换能器动态的采集井下东南西北四个方向的地质结构周围发出的声信号，再用指向性换能器将接收到声信号转换为电信号，接着通过电子仓对电信号进行放大、A/D转换等相关处理，再将电信号送到CAN总线，然后通过传输电缆将电信号送到地面系统，最后用计算机对接收的测井数据进行分析处理。

[0041] 在图2中，本实施例的井下方位噪声检漏装置由声波接收换能器1、电子仓2、数据收发模块3、电缆4、套管5连接构成。套管5置于井液8中用密封水泥6将套管与井壁之间密封，在声波接收换能器1的上端安装有电子仓2，在电子仓2的上端安装有数据收发模块3，数据收发模块3的上端连接电缆，通过电缆与地面系统相连，通过换能器1获得地层7不同方向的声波信号。

[0042] 下面结合图4～图6对本发明在一个方向北的指向性形成的过程描述如下：

[0043] 本实施例的n阶扩张模态的 的径向运动会产生一个径向的声压，它在水平方向上的方位角指向性因子为 n＝0模态会产生单极子波束图，n＝1模态会产生偶极子波束图，n＝2模态会产生四极子波束图。它们的波束图分别如图4所示。

[0044] 本实施例的换能器分时工作电路由变压器T、换能器Z连接构成，换能器Z为指向性圆环换能器，变压器T初级线圈输入端口分别编号为1、2，变压器T次级线圈输出端口分别编号为3～10，换能器Z的正电极分别编号为1～8，其中将换能器Z的内部电极编号为1、2，3、8，4、7，5、6的端口分别相连，然后分别编号为I、II、III、IV，变压器T初级线圈输入端1端口接插座JP的2脚，2端接插座JP的1脚，变压器T的次级线圈3、5、7、9端口分别接换能器Z上编号为I、II、III、IV的端口，变压器T的次级线圈4、6、8、10端口共同接地，换能器的负电极接地。

[0045] 本实施例的指向性圆环换能器指向性的形成是通过控制压电圆环换能器三个最基本的振动模态的组合产生指向性辐射，从而实现水平方向的方向指向性。

[0046] 本实施例主要是利用变压器的电磁感应的原理实现单极子，偶极子和四极子以1:1:0.414的比例关系进行加权，从而利用加权后的电压分配来激励换能器预期的振动模态，最后形成超级指向性，得到的最低限要求超级心形波束图如图5所示。

[0047] 下面结合图2对本发明的方位噪声检漏装置在东南西北四个方向的工作过程描述如下：

[0048] 以上介绍仅为一个方向北的指向性，其他三个方向的指向性形成原理与一个方向北的原理类似，而为了实现指向性换能器在东西南北四个方向分时工作，需要再结合一个能够分时改变波束方向的装置来完成整个测井过程，具体方案介绍如下：

[0049] 图3给出了本发明电子仓2的结构框图。在图3中，本实施例的电子仓由换能器，分时转向电路，前置预处理电路，低通滤波电路，可变增益放大电路，电压放大电路，A/D转换电路，CAN总线电路，控制电路连接构成，换能器的输出端接分时转向电路，分时转向电路的输出端接前置预处理电路，经前置预处理电路将接收的信号进行阻抗匹配和放大，前置预处理电路的输出端接低通滤波电路，低通滤波电路的输出端接可变增益放大电路，可变增益放大电路的输出端接电压放大电路，电压放大电路的输出端接A/D转换电路，A/D转换电路的输出接控制电路，控制电路分别接可变增益放大电路、A\D转换电路和CAN总线电路。

[0050] 模拟电子开关采用CD4066，CD4066是四双向模拟开关，主要用作模拟或数字信号的多路传输。CD4066的每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。

[0051] 如图6(a)所示，本实施例的分时转向电路由集成电路U1A～集成电路U1F、变压器T1～T4、换能器Z连接构成，集成电路U1A～集成电路U1F的型号为CD4066，换能器Z为指向性圆环换能器，变压器T1～T4初级线圈输入端口分别编号为1、2，变压器T1～T4次级线圈输出端口分别编号为3～10，换能器Z的正电极分别标号为1～8，变压器T1～T4初级线圈输入端1端口分别接插座JP1～JP4的2脚，插座JP1～JP4的2脚接在一起与插座JP5的2连接，变压器T1～T4初级线圈输入端2端口分别接插座JP1～JP4的1脚，插座JP1～JP4的1脚接地，变压器T1～T4的次级线圈3、5、7、9端口分别接集成电路U1A～U1D的INA～IND端口，变压器T1～T4的次级线圈4、6、8、10端口分别接地，集成电路U1A～集成电路U1F的VCC、VSS端口分别接5V电源正极和地，集成电路U1A、U1C的OUTA～OUTD端口分别接集成电路U1E的INA～IND端口，集成电路U1B、U1D的OUTA～OUTD端口分别接集成电路U1F的INA～IND端口，集成电路U1E的INA～IND端口分别接换能器Z正电极的1、3、7、6端口，集成电路U1E的OUTA～OUTD端口分别接换能器Z正电极的2、4、8、5端口，集成电路U1F的INA～IND端口分别接换能器Z正电极的7、6、2、3端口，集成电路U1F的OUTA～OUTD端口分别接换能器Z正电极的8、5、1、4端口，集成电路U1A～集成电路U1F的CONA～COND端口的公共端分别接集成电路U13的P1.0～P1.5端口，换能器的负电极接地。

[0052] 当U1A的CONA～COND端口通过控制电路全置1时，此时U1E的CONA～COND端口通过控制电路全置1使换能器Z的接线方式如图7a所示，此时换能器在方向北产生指向性；当U1B的CONA～COND端口通过控制电路全置1时，此时U1F的CONA～COND端口通过控制电路全置1使换能器Z的接线方式如图7b所示，此时换能器在方向西产生指向性；当U1C的CONA～COND端口通过控制电路全置1时，此时U1E的CONA～COND端口通过控制电路全置1使换能器Z的接线方式如图7c所示，此时换能器在方向南产生指向性；当U1D的CONA～COND端口通过控制电路全置1时，此时U1F的CONA～COND端口通过控制电路全置1使换能器Z的接线方式如图7d所示，此时换能器在方向东产生指向性。从而完成整个方位噪声检漏装置分时在东南西北四个方向的检漏过程。

[0053] 如图6(b)所示，本实施例的前置预处理电路由集成电路U2、电阻R1～电阻R3、电容C1连接构成，集成电路U2的型号为OPA27AJ。集成电路U2的反相输入端2脚接插座JP5的2脚并通过电阻R2接地、同相输入端3脚通过电阻R1接电容C1的一端并通过电阻R3接输出端6脚，7脚接3.3V电源正极，4脚接地，电容C1的另一端接插座JP5的1脚，插座JP5的2脚的接JP1的2脚，插座JP5的1脚接地，集成电路U2的输出端通过电容C2接低通滤波电路。

[0054] 如图6(b)所示，本实施例的低通滤波电路由集成电路U3、电阻R4～电阻R7、电容C3、电容C4连接构成，集成电路U3的型号为OPA27AJ。电阻R6的一端接集成电路U3的反相的输入端2脚，电阻R6的另一端接地，并通过电阻R7接输出端6脚，电阻R5的一端接集成电路U2的同相输入端，并通过电容C4接地，电阻R5的另一端通过电阻R4接集成电路U2的输出端6脚，并通过C3接集成电路U3的输出端6脚，U4的输出端6脚通过电容C5接可变增益放大电路。

[0055] 如图6(b)所示，本实施例的可变增益放大电路由集成电路U4～集成电路U6、电阻R8、电阻R9、电容C6连接构成，集成电路U4的型号为AD603AQ，集成电路U4的型号为MAX541，集成电路U6的的型号为MAX6225。集成电路U4的3脚通过电容C5接集成电路U2的输出端6脚，集成电路U4的4脚接地，集成电路U4的6脚接5V电源负极，集成电路U4的8脚接5V电源正极，集成电路U4的2脚通过电阻R8接2.5V电源正极，并通过R9与C6的并联电路接地，集成电路U4的1脚接集成电路U5的1脚，集成电路U5的2脚与3脚接地，集成电路U5的4脚接集成电路U6的1脚，集成电路U5的5脚接集成电路U12的P0.6端口，集成电路U5的6脚接集成电路U12的P0.7端口，集成电路U5的7脚接集成电路U12的P3.0端口，集成电路U5的8脚与集成电路U6的2脚共同接5V电源正极，集成电路U4的输出端7脚接集成电路U4的5脚，并通过电容C7接放大电路。

[0056] 如图6(b)所示，本实施例的放大电路由集成电路U7、电阻R10、电阻R11连接构成，集成电路U7的型号为OPA27AJ。集成电路U7的反相输入端2脚通过电阻R10及电容C7接可变增益放大器的输出端，并通过电阻R11接输出端6脚，同相输入端3脚接地，7脚接3.3V电源正极，4脚接地，6脚接A/D转换电路。

[0057] 如图6(b)所示，本实施例的A/D转换电路由集成电路U8、电阻R12～电阻R16,、电容C8连接构成，集成电路U8的型号为ADC0804。集成电路U8的1脚接集成电路U12的P0.6端口，2脚接集成电路U12的P3.6端口，3脚接集成电路U12的P3.7端口，4脚通过R13接19脚，并与电容C8的一端相连，C8的另一端接7脚，7脚、8脚、10脚接地，R16的一端接10脚，另一端接9脚，并通过R15接5V电源正极，20脚接5V电源正极，集成电路U8的DB0～DB7端口分别接集成电路U12的P1.0～P1.7端口。

[0058] 如图6(c)所示，本实施例的CAN总线电路由集成电路U9～集成电路U11、电阻R17～电阻R25、电容C9～C13，二极管D1、二极管D2连接构成，集成电路U9的型号为SJA1000，集成电路U10的型号为6N137，集成电路U11的型号为82C250。集成电路U9的AD0～AD7分别接集成电路U12的P2.0～P2.7，集成电路U9的ALE端口接集成电路U12的ALE端口，集成电路U9的端口分别接集成电路U12的P0.6、P3.7、P3.6、 端口，集成电路U9的VSS1～VSS3端口接地，集成电路U9的MODE、VDD1～VDD3端口连接在一起并接至电容C9的一端，集成电路U9的TX0端口通过电阻R17接集成电路U10A的VF(+)端口，集成电路U9的RX0端口接集成电路U10B的VO端口并通过电阻R18接5V电源正极，集成电路U9的RX1端口通过电阻R19接5V电源正极，并通过电阻R20接5V电源正极，电容C9一端接R18、R19，另一端接地并接R20的一端，集成电路U10A的VF(-)接5V电源正极，GND接地并接电容C10的一端，U10A的VCC、VE接5V电源正极，U10A的VO的接U11的TXD端口并通过电阻R21接5V电源正极，U10B的VF(+)端口通过电阻R22接RXD，VF(-)端口接5V电源正极，U10B的VO的接U10的RX0端口，U10B的VCC、VE接5V电源正极，GND接地。

[0059] 如图6(d)所示，本实施例的控制电路由集成电路U12、电阻R26，电阻R27，电容C14～电容C16，晶体振荡器Y1，按钮S1连接构成，集成电路U12的型号为STC89C52。集成电路U12的阻RST端口接电容C16和电阻R26并通过电阻R27接地、XTAL1和XTAL2端口接电容C14和电容C15以及晶体振荡器Y1连接的振荡电路、电源端接电源、地端接地，电容C16的另一端接5V电源正极，电阻R26的另一端通过按钮S1接5V电源正极。集成电路U12的VCC接5V电源正极，VSS接地。

[0060] 同时，还公开了一种井下方位噪声检漏装置和检漏方法，声信号经过各种地层介质，到达声波接收换能器1，再由声波接收换能器1将接收到的声信号进行声-电转换，由于得到的电信号是弱信号，所以必须对电信号经过电子仓2进行一系列的调整，其中包括前置预处理、可控增益放大、电压放大、A/D转换，再将电信号送到CAN总线，实现井下和井上的数据传输，将井下声波接收换能器接收到的测井数据传输到地面上，由井上设备进行分析和处理，通过控制电路控制变压器T1～T4分时工作，来实现声波接收换能器在东南西北四个方向的分时获得声音信号，将井下声波接收换能器接收到的四个方向的4路信号传送到地面系统，通过地面系统分析比较4路信号，如果其中某1路信号相比其他3路信号幅度变化在3～10dB，则判断为有泄露发生，如果四路信号幅度变化低于3dB，则判断为没有泄露发生。

[0061] 控制电路模块是整个电子仓2部分电路的核心，控制各个集成电路的工作状态，同时通过控制变压器T1～T4连接方式的改变来实现声波接收换能器1在东南西北四个方向的分时工作，当通过控制电路选通变压器T1时，指向性换能器就会在朝北方向形成指向性；当通过控制电路选通变压器T2时，指向性换能器就会在朝西方向形成指向性；当通过控制电路选通变压器T3时，指向性换能器就会在朝南方向形成指向性；当通过控制电路选通变压器T4时，指向性换能器就会在朝东方向形成指向性；从而分时将东南西北四个方向的测井数据通过电缆传输到地面系统，从而完成整个测试过程。

[0062] 声波接收换能器通过接收来自外界的声信号来判断岩层的地质特性和井下的石油分布状况，通过接收来自水，天然气，石油与水泥的摩擦而产生的声信号来判断是否有泄漏。