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国外石油技术服务公司中的斯伦贝谢、哈里伯顿和威德福等公司均拥有可用于小井眼的测井仪器系列,而国内尚无适用于小井眼环境的声波测井仪器.现有的商用声波测井仪的探头大都由圆管单极子和三叠片结构的偶极子组成,小井眼中由于空间狭小,必须缩小压电振子尺寸,若依然采用传统的双边钳定的压电振子,不但谐振频率偏高,而且其振幅必然很小,所辐射能量过小难以探测到足够的地层深度.我们设计了基于相控声波技术的小井眼发射换能器,这种相控声波换能器其阵元有别于传统的三叠片型结构的压电振子,而是采用悬臂梁支撑式的结构.利用ANSYS 软件包进行了大量的数值仿真,最终定型后的换能器在1.6kHz和12.8kHz处存在两个谐振峰.从数值计算结果来看,该型换能器不但具有较高的发射电压响应级,而且在两个谐振点均具有极其完美的’8’字形指向性.相对于传统的双边钳定压电振子,这种悬臂梁支撑式的压电振子变相增加了振子长度和表面积,不但具有较低的谐振频率,而且振子的振动幅度更大,辐射能量更强.以该型振子作为基本阵元组成八阵元的相控辐射换能器,可实现单极辐射、偶极辐射以及相控辐射等多种功能,相比常规的单极子声源和偶极子声源,相控声源不但具有更高的周向分辨率,而且辐射能量也更强.本文所设计的换能器缩小尺寸的同时尽可能地增强了辐射能量,由此可见,相控声波辐射换能器对小井眼声波测井仪来说是一个极好的选择.