Исследование, разработка и промышленные испытания скважинного акустического глубиномера с применением алгоритма Герцеля

Abstract

В статье приведены результаты исследований, проведенных при разработке скважинного акустического глубиномера, предназначенного для экспрессного определения глубины буровзрывных скважин в условиях карьеров и шахт. Принцип акустического метода заключается в излучении короткого звукового сигнала в устье скважины и измерении интервала времени, прошедшего от момента подачи до момента прихода эхо-сигнала, отраженного от дна скважины. В работе исследовано влияние формы зондирующего сигнала, его частоты, рассмотрены методы определения временного интервала между прямым и отраженным сигналом с точки зрения минимизации погрешности измерения. Предложен метод построения огибающей сигнала на основе дискретного преобразования Фурье и алгоритма Герцеля. Разработан метод определения временного интервала и расстояния по пикам данной огибающей с последующим уточнением результата путем дополнительного учета фазы сигнала. Предложенный метод позволил достичь требуемой достоверности и точности результата измерения в реальных условиях, где работающее буровое оборудование создает шум, присутствует ветер, происходит осыпание бурового шлама в скважину. Приведены результаты заключительных промышленных испытаний разработанного устройства в условиях карьеров Кривбасса с реализацией предложенных методов. На буровзрывных скважинах диаметром 250 мм и глубиной до 20 м среднеквадратическое отклонение показаний устройства от реальной глубины скважин составило 4,3 см.