基于聲學(xué)的油井液面高度測量儀器研制畢業(yè)設(shè)計論文

1、CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于聲學(xué)的油井液面高度測量儀器研制基于聲學(xué)的油井液面高度的測量儀器研制摘要在油井的開采過程當(dāng)中，需要對油井的溫度、壓力、液面高度等一系列參數(shù)進行測量，監(jiān)控整個油井的開采過程，同時為下一步的工作提供相關(guān)的指導(dǎo)，其中油井的液面高度是一個非常重要的參數(shù)。它能夠真實的反應(yīng)地質(zhì)儲量、優(yōu)化生產(chǎn)，減少抽汲車的空返、提高采油泵的泵效并提高其的使用壽命。本設(shè)計中的油井液面高度測量主要通過渡越時間法，即在井口利用爆炸聲源產(chǎn)生的一大功率聲波信號，利用聲波信號在油井環(huán)套中傳播遇到接管管面和液面反射的原理，再通

2、過微音器接收反射回來的信號。然后通過對回波信號的曲線進行分析，得到液面波反射回井口的時間，最后通過聲波在空氣中的傳播速度計算出油井的液面高度。在對油井液面高度測量的返回曲線進行分析的過程當(dāng)中，根據(jù)在聲波法測油井液面高度的過程當(dāng)中聲波頻率的研究和噪聲信號產(chǎn)生的原因，設(shè)計低通數(shù)字濾波器和利用譜相相減法對液面反射波進行處理，達到將具有高頻特性的油井接箍波和噪聲波信號去除掉的目的。然后將短時幅值及過零率函數(shù)用于液面反射波的識別，得到液面反射波的具體位置，從而得到從發(fā)射聲波到微音器接收到液面反射聲波的時間。最后通過對接箍反射波利用快速傅里葉變換計算出聲波在油套環(huán)空氣中傳播的速度，從而計算出油井液面的高度

3、。關(guān)鍵詞：聲波；數(shù)字濾波器；短時幅值及過零率函數(shù)；傅里葉變換DEVELOPED BASED ON THE ACOUSTIC WELL LIQUID LEVEL MEASURING INSTRUMENTSABSTRACTWhen exploration wells, we need to measure temperature, pressure, liquid level and a series of parameters on the wells and monitoring wells as a whole mining process, providing relevant guida

4、nce for the next step at the same time. The well fluid level is a very important parameter. It can real reaction geological reserves 、optimize production reduce swabbing car empty return and improve the efficiency of mining pump and increase of its service life.The design of the well liquid level is

5、 measured mainly by the transit time method, at the well head using a high-power pulse signals generated by the explosion source, the use of acoustic signals encountered in principle to take over the tube surface and the surface reflection spread well ring, and then receiving the signal reflected ba

6、ck through the microphone. Curve of the echo signal to obtain the surface wave is reflected back into the wellhead, and finally through the propagation velocity of sound waves in air to calculate the liquid level of the wells.In return curve analysis on the well surface height measurements, Accordin

7、g to the acoustic frequency and noise signals generated in the process of the height of the acoustic method to measure the well surface, Design low-pass digital filter and spectral subtraction processing, to achieve the purpose of the wells will have high frequency characteristics of the coupling wa

8、ve and noise-wave signal to get rid of the surface reflection wave. And short-term amplitude and zero crossing rate function for the identification of the surface reflected wave，get the specific location of the surface reflection wave, which receives sound waves from the transmitter to the microphon

9、e surface-wave time. Finally，the docking collar reflection Polly fast Fourier transform to calculate the speed of sound wave propagation in the oil ring in the air, in order to calculate the height of liquid oil well.Key words: Acoustic wave; Digital filter; Short amplitude and zero crossing rate fu

10、nction; Fourier transform目錄第一章 緒論1課題背景1研究意義1國內(nèi)外研究狀況2第二章 相關(guān)技術(shù)簡介52.1 聲波的定義52.2 聲波的反射52.3 聲波的吸收與衰減7第三章 聲波法測油井液面技術(shù)研究93.1液面深度、沉沒度和泵效、系統(tǒng)效率的關(guān)系93.2聲波法測油井液面的工作原理133.3聲波法測油井液面誤差原因分析14第四章 反射波信號的處理174.1 反射波信號的頻率分析174.2 聲波信號的數(shù)字濾波174.2.1 數(shù)字濾波器原理174.2.2 數(shù)字濾波器用于濾波時的設(shè)計方法204.2.3 用數(shù)字濾波器對反射聲波曲線濾波204.3 利用短時幅值過零率對液面反射波的識

11、別23第五章 聲波法測油井液面誤差處理265.1 利用譜減法消除背景噪聲的影響265.1.1譜相減法原理265.1.2利用譜減法對聲波曲線濾波275.2 聲波在空氣的傳播的速度的確定285.2.1 用傅里葉變換對信號進行描述和處理285.2.2 對傅立葉變換的改進325.2.3 對接箍反射波利用快速傅立葉變換計算聲速33第六章 總結(jié)37參考文獻38致 謝401 緒論1.1 課題背景隨著社會的發(fā)展，人類未來的發(fā)展將越來越離不開能源，而現(xiàn)在人類主要使用的能源來自于石油的提煉，所以說石油的開采會在我們未來的世界扮演一個很重要的角色。在油井的勘探和開發(fā)當(dāng)中，需要對油井的溫度、壓力，液面高度等等一系列參

12、數(shù)進行測量，監(jiān)控整個開采的過程，同時為下一步的工作提供相關(guān)的指導(dǎo)。在油井的開采過程當(dāng)中，有一個易發(fā)生易噴、易漏儲層試油壓井期間，在這段時間可以通過準(zhǔn)確的計算出地層壓力，在地層流體剛進入井筒就發(fā)現(xiàn)溢流，從而控制溢流，降低起下鉆、電纜作業(yè)的風(fēng)險。而地層壓力的計算主要來至于通過油井的液面高度來計算得到，所以說在油井的開發(fā)當(dāng)中液面高度是一個很重要的參數(shù)。在對于油田進行開發(fā)的過程來說，準(zhǔn)確的把握油井的液面高度及相關(guān)情況是一個重要的前提和基本的準(zhǔn)備。在油井開采的過程當(dāng)中對油井液面進行準(zhǔn)確的測量，能夠真實地反映地質(zhì)儲量、優(yōu)化生產(chǎn)規(guī)劃和保證采油設(shè)備安全運行。同時對于探測油井液面的高度，確定相關(guān)的情況，我們也能

13、夠科學(xué)而準(zhǔn)確的掌握油田的相關(guān)供液能力，為此作出基本的評估和推測，進而確定抽油泵的沉沒深度,制定出合理的油井工作制度，減少抽汲車的空返或采油泵的功耗，提高泵效，對有效提高采油泵的使用壽命等方面都具有重要意義。1.2 研究意義油田在剛開始開發(fā)的時候，油井主要依靠原始地層能量，利用原始地層壓力進行自噴開采。在開采過程中，地層能量逐漸減低，油井必須依靠人工舉升的方式將原油從地層舉升至地面。在利用人工舉升方式進行生產(chǎn)的過程中，需要了解油井的液面深度，來確定油井的在開采過程當(dāng)中的沉沒度，在根據(jù)這一要求合理的利用抽油機，以提高泵效和整個系統(tǒng)的效率等等。下面的幾點是針對準(zhǔn)確的測量出液面高度能夠起到的作用(1)

14、 延長抽油機泵壽命，提高它的工作效率；延長修井間隔時間，降低維修費用。(2) 可以使抽油機泵的采液能力適應(yīng)油井的供液能力，動態(tài)調(diào)參并且穩(wěn)定油井液面，合理開采，提高油井產(chǎn)量。 (3) 在正常生產(chǎn)中，根據(jù)液面的變化情況，選擇最佳速度和對應(yīng)運行功率的調(diào)速方案，使電動機運行在輸出功率較低的工況，提高系統(tǒng)效率，減少實際電耗。(4) 全面監(jiān)控，減少意外停產(chǎn)和風(fēng)險。1.3 國內(nèi)外研究狀況液位測量在我們的生活當(dāng)中各個領(lǐng)域都有應(yīng)用，特別是在一些要求比較高的技術(shù)領(lǐng)域，由于其使用環(huán)境的特殊性等一些原因，對液位測量結(jié)果的要求不但精度高，而且其測量裝置還要承受惡劣環(huán)境等各種外在的原因的影響。同時還必須具備數(shù)字化和線性化

15、，對安全性和可靠性要求都比較高。目前國內(nèi)外市場上液位測量的主要測量技術(shù)有十多種，有超聲波、次聲波、壓力、激光、雷達、射頻等等一系列液位傳感器系統(tǒng)。下面對幾個液位測量傳感器進行簡單的介紹。1超聲液位測量系統(tǒng)超聲波液位測量是由于空氣和水之間的反射率基本上是100，利用氣體與液體對超聲波界面的反射進行測量，這樣不需要接觸測量物質(zhì)即可測量液位。利用聲波源發(fā)射超聲波，測量超聲波達到所測液位面后反射回來所需的時間，利用該時間乘以聲波在空氣的傳播速度來進行測量，稱為渡越時間法。超聲波液位測量系統(tǒng)中的微處理機能迅速、精密地計算出傳感器到被測物之間的距離。在超聲波測距傳感器研制方面，美國一直處于領(lǐng)先地位，例如美

16、國的Milltronics公司，就研制出了具有測量液位、測量液位差等等幾項能力的多量程超聲波液位監(jiān)測系統(tǒng)以及可監(jiān)視14cm到30cm范圍的液位變化研發(fā)的非接觸式超聲波傳感器。還有Magmetrol國際公司，其研制的EchtelFII型超聲波液位控制儀不僅具有連續(xù)波信號的高增益系列和脈沖信號的超增益系列兩種控制模式，還增加了一個檢驗機構(gòu)，使之具有自檢功能。以及Hybepark電子公司，其研發(fā)并生產(chǎn)的雙液位傳感系統(tǒng)，采用二只分別調(diào)節(jié)上限和下限液位的電位計，并在液體之上裝上一個與控制裝置相連接的超聲波探頭，控制裝置通過與感受到的極限液位去進行比較后去啟動指示器和繼電器，然后啟動液體輸出。2雷達液位測

17、量系統(tǒng)雷達液位測量系統(tǒng)主要利用同步調(diào)頻技術(shù)，通過一微波發(fā)射器在液面上方向液面發(fā)射經(jīng)過調(diào)頻的微波信號。當(dāng)接收器在接收到液面返回的回波信號時，由于聲波在空氣中的來回傳播導(dǎo)致的時間的延遲，發(fā)射頻率發(fā)生了改變。將發(fā)射波和回波這兩種信號混合處理，比較所得信號的差頻正比于發(fā)射源到液面之間的距離。雷達液位測量系統(tǒng)的測量精度高，無需定期維修，而且特別適合類似瀝青的高粘度和高污染產(chǎn)品，但是卻存在安裝復(fù)雜且價格偏高的原因一直未真正的走入到大家平時的生活當(dāng)中去。3電容液位測量系統(tǒng)與其它液位傳感器相比，這樣一個通過利用被測對象物質(zhì)的導(dǎo)電率，將液位變化轉(zhuǎn)換成靜電電容變化來測量液位的電容液位傳感器，具有靈敏度高和輸出電壓

18、高、動態(tài)響應(yīng)好、無自熱現(xiàn)象、對惡劣環(huán)境的適應(yīng)性強、過載能力強等優(yōu)點。目前市場上新型液位測量系統(tǒng)的相對于常見的變壓器電橋式、運算放大器式及脈沖寬度式等電容傳感器測量電路的關(guān)鍵在于電路的轉(zhuǎn)換。對測試線路的改進主要有以下幾種措施：(1)通過微處理機對干擾信號進行識別剔除；(2)利用電荷平衡式和電壓平衡式等零位測量方式，達到降低對電源電壓，抑制分布電容影響的目的；(3)通過市場上常常采用功能電路集成化，大幅度降低生產(chǎn)成本、從而提高產(chǎn)品的性價比。由美國Electromatic控制公司最新推出的敏感度可以調(diào)節(jié)電容傳感器，其主要含有兩個切斷延時范圍為0.1min到10min的內(nèi)部繼電器和SA單刀雙擲輸出繼電

19、器。同時由美國Drebrook工程公司研究,工作頻率達100kHz點面控制裝置，在被測物質(zhì)達到水平面預(yù)定值的時候，該裝置在給繼電器加上接觸防護罩的同時，并對使傳感器的電容也發(fā)生變化，從而引起電子裝置中信號的變化。1990年由美國公開的一種手提式電容液位測量儀專利中介紹到，當(dāng)電容開關(guān)探測到液位時通過其上的一個可見預(yù)警和一個可聽預(yù)警信號顯示液位信號。該裝置可用于方便直接的測試出貯箱中的液位。同年公開的還有另一項美國專利，介紹的也是一種電容液位傳感器。該裝置的主要原理是用一個吸量管探頭抽取樣品液體，并且通過安裝在在探頭上的一個振蕩器產(chǎn)生高頻信號幅值和相位來產(chǎn)生液位信號并得到液面高度的實際值，該液位儀

20、器主要的應(yīng)用是用來探測液體管道中的液位。同時國內(nèi)外對于油井的液面測量主要還是應(yīng)用聲波的反射進行油井液面的測量，簡稱渡越時間法。在井口連接處安裝一發(fā)聲裝置和微音器，發(fā)生裝置主要通過激發(fā)一顆子彈產(chǎn)生一大功率脈沖信號，該信號在沿著油井管道向下傳播的時候，在遇到油管接箍和油井液面時，由于聲波的反射，會返回接箍反射波和液面反射波，同時通過微音器將返回的聲波信號進行接收，最后對接收到的回波信號進行分析處理，找到液面反射波并通過聲波在空氣中的傳播速度計算出油井的實際液面高度。在液面反射聲波信號的處理上，可以利用返回的波形的頻率，液面發(fā)射波信號主要取決于初始脈沖，傳播距離，變化斷面的類型和壓力等。在井口部位的

21、接箍反射波具有高頻能量，深部的接箍回波具有中等頻率能量，在液面處反射波具有較低頻率的能量。同時由于聲波在傳播的過程當(dāng)中受到各種噪聲的影響，使得液面反射聲波信號很難辨認出來，無法進行下一步的工作。在返回聲波信號的處理上，國內(nèi)學(xué)者提出很多利用接箍反射波周期計算出聲波的傳播速度，有短時自相關(guān)函數(shù)1、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等方法。例如吳新杰在這一方面的研究就利用的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理方法2，將微音器接收到的實際聲波返回信號輸入到可訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，對接箍反射波進行識別，可以清晰的找到接箍反射波的位置。最后在對于液面反射波的辨識及處理方面的研究相對來說比較少，主要有張朝輝的低通橢圓濾波器濾波的方法3和吳新杰等的分形模

22、糊控制濾波4的方法等等。張朝輝根據(jù)聲波在傳播的過程當(dāng)中的衰減，最后由液面返回的信號中基本上為低頻率的特點，設(shè)計低通橢圓濾波器將其高頻信號濾除，使波形清楚可見，得到油井液面的液面反射波位置。吳新杰等根據(jù)分形理論，對分形模糊控制理論的參數(shù)進行了調(diào)整，并通過自回歸過濾，對信號進行濾波處理，簡稱模糊控制方法?？偠灾?，目前國內(nèi)對聲波測油井液面的液面返回波信號辨識技術(shù)的發(fā)展還不是很理想，還存在很多實際生產(chǎn)開發(fā)當(dāng)中可能遇到的問題遇到得到解決。 2 相關(guān)技術(shù)簡介2.1 聲波的定義聲波（Sound Wave或Acoustic Wave）是聲音的傳播形式。聲波是一種機械波，由物體（聲源）振動產(chǎn)生，聲波傳播的空間

23、就稱為聲場。在氣體和液體介質(zhì)中傳播時是一種縱波，但在固體介質(zhì)中傳播時可能混有橫波。人耳可以聽到的聲波的頻率一般在20赫茲至20000赫茲之間。 聲波可以理解為介質(zhì)偏離平衡態(tài)的小擾動的傳播。這個傳播過程只是能量的傳遞過程，而不發(fā)生質(zhì)量的傳遞。如果擾動量比較小，則聲波的傳遞滿足經(jīng)典的波動方程，是線性波。如果擾動很大，則不滿足線性的聲波方程，會出現(xiàn)波的色散，和激波的產(chǎn)生。2.2 聲波的反射聲波在介質(zhì)中不斷向前傳播的過程當(dāng)中，在遇到不同的介質(zhì)的情況下會發(fā)生反射和折射等等現(xiàn)象。聲波的反射和光學(xué)當(dāng)中學(xué)到的反射現(xiàn)象是類似的，在聲波進入到別的介質(zhì)發(fā)生反射的現(xiàn)象的時候，入射角和反射角大小相等（如圖2-1中的t=

24、r）。聲波在不同的介質(zhì)當(dāng)中進行傳播過程當(dāng)中，兩種介質(zhì)具有不同的特性阻抗，在到達分界面的時候會出現(xiàn)聲波的反射和透射這兩個現(xiàn)象。對于這兩個現(xiàn)象，我們可以通過聲功率反射系數(shù)和聲功率透射系數(shù)這兩個系數(shù)來對其進行表征。如下式 (2-1) (2-2)圖2-1 聲波在空氣中的傳播式中，R 為介質(zhì)的特性阻抗，Ns/m3；r 為介質(zhì)密度，kg/m3；c為介質(zhì)聲速，m/s。聲功率反射系數(shù)和聲功率透射系數(shù)分別表示了聲波反射的能量和透射的能量與進行入射的聲波能量的比值。當(dāng)R2R1的時候，r幾乎可以等于1，發(fā)生全反射現(xiàn)象。例如聲波由空氣入射到水或油當(dāng)中，聲波的能量幾乎全部被反射。當(dāng)聲波垂直入射的介質(zhì)為固體表面時，聲功率

25、反射系數(shù)和透射系數(shù)這兩個系數(shù)可以通過法向聲阻抗率來表示 (2-3) (2-4)式中，r n為阻分量，Ns/m3；x n為抗分量，Ns/m3。聲波在介質(zhì)中向前傳播的過程當(dāng)中，不僅會發(fā)生反射，同時也會出現(xiàn)折射、衍射和散射等其他現(xiàn)象。但是在利用聲波測油井液面的過程當(dāng)中主要運用的還是聲波的反射現(xiàn)象，其他的一些現(xiàn)象會在測試的過程當(dāng)中造成一定的干擾，下面對聲波的這些現(xiàn)象作一點簡單的介紹。聲波的折射：當(dāng)聲波進入不同介質(zhì)時，聲波的傳播方向因在介質(zhì)中傳播速度的發(fā)生改變而發(fā)生偏折稱為折射現(xiàn)象。聲波的衍射：聲波在向前傳播時候，當(dāng)被一個大小接近于或小于波長的物體阻擋，就繞過這個物體，繼續(xù)向前傳播，這就是聲波的衍射現(xiàn)象

26、。聲波的散射：當(dāng)聲波在某種介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)中存在有其他物質(zhì)的微粒，聲波就會朝四面八方散射。例如在油套環(huán)空液面處有較多的泡沫油存在，聲波傳播到此處時，會產(chǎn)生散射現(xiàn)象，對測試結(jié)果產(chǎn)生干擾，但散射本身的強度并不是很大。2.3 聲波的吸收與衰減根據(jù)能量守恒定律（能量既不能產(chǎn)生也不能消失，而是由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式）。聲波是一種空氣分子的振動能量，在傳播的過程當(dāng)中，會由于物體對聲波能量的吸收轉(zhuǎn)換成熱能。而在本測試當(dāng)中，聲波在油套環(huán)空中向下傳播的時候，由于環(huán)中空氣的吸收和溫度梯度等的原因，能量被轉(zhuǎn)換成其他形式而不斷衰減。理想的情況下，介質(zhì)在發(fā)生形變之后是可以恢復(fù)到形變之前的，而且形變的過程是沒有

27、阻尼作用和完全絕熱的，所以聲波向前傳播的過程當(dāng)中，假設(shè)是在理想的介質(zhì)當(dāng)中，那么介質(zhì)也就不會吸收聲波的能量，聲波的能量也不會在傳播的過程當(dāng)中轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。所以說聲波在理想的介質(zhì)當(dāng)中傳播時能量不會衰減和損耗，始終保持不變。但是，聲波在實際的傳播過程當(dāng)中，不可能存在所謂的理想的介質(zhì)，在傳播的過程當(dāng)中，傳播介質(zhì)會吸收聲波的能量，并將聲波的能量轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。所以說在實際的聲波傳播過程當(dāng)中，聲波的能量和幅度會得到一定的衰減。聲波在傳播的過程當(dāng)中衰減的原因主要有三個：第一，聲波在傳播的過程當(dāng)中，波陣面在空間擴展產(chǎn)生的集合衰減，在總能量不變的情況下，傳播的過程當(dāng)中由于這個原因聲波的幅度發(fā)生改變

28、。第二，由于介質(zhì)對聲波能量的吸收，將其的能量轉(zhuǎn)化成熱能。第三，聲波在傳播過程當(dāng)中會遇到介質(zhì)中含有的一些小的粒子并發(fā)生散射。在上面講到了聲波在傳播過程當(dāng)中能量衰減的主要幾種形式，而其中的第二個介質(zhì)的吸收是最主要的形式。而介質(zhì)對于聲波能量的吸收也可以細分為兩種形式，第一種為粘滯吸收。聲波在介質(zhì)當(dāng)中的傳播會導(dǎo)致介質(zhì)的形變，而介質(zhì)本身具有粘性，在變形和恢復(fù)的過程當(dāng)中就會發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化。在這里我們運用聲強的這一系數(shù)來描述聲波傳播過程的粘滯吸收，聲波在傳播的時候受粘滯吸收的影響，離聲源 x處聲強： （2-5）式中，I0為聲源聲強，W/m2；a 為吸收系數(shù)，dB/m。聲波在傳播的過程當(dāng)中，相鄰質(zhì)點的速度不同

29、，所以存在運動內(nèi)摩擦力。忽略容變粘滯（流體體積發(fā)生變化產(chǎn)生的粘滯力）的影響，粘滯產(chǎn)生的聲波吸收為： (2-6)式中a h為粘滯引起的聲波吸收系數(shù)，dB/m； f 為聲波的頻率，Hz； 為介質(zhì)的粘度系數(shù)，m2/s；c為傳播速度，m/s； 為介質(zhì)平均密度，kg/m3；第二種能量的吸收衰減為熱傳導(dǎo)吸收，聲波在向前傳播的過程當(dāng)中，介質(zhì)經(jīng)過反復(fù)的壓縮變形、恢復(fù)、壓縮變形的過程，在這一過程當(dāng)中，當(dāng)進行壓縮變形的時候，介質(zhì)的體積變小，溫度得到升高；在恢復(fù)的過程當(dāng)中體積變大，溫度得到降低。所以造成在介質(zhì)當(dāng)中分別進行壓縮和恢復(fù)的兩個區(qū)域會產(chǎn)生溫度差，這兩個區(qū)域從而進行能量的傳遞。根據(jù) Kirchhoff 提出的

30、聲波在傳播的過程當(dāng)中由于熱傳導(dǎo)引起的聲波能量的吸收，吸收系數(shù)定義為： (2-7)式中，k 為熱傳導(dǎo)系數(shù)，W/(mK)；C v為定容比熱，r=Cp/Cv從式中我們可以看出熱傳導(dǎo)的吸收系數(shù)和聲波頻率的平方成正比，和聲波傳播的速度的三次方成反比。綜合 Stokes 和 Kirchhoff 的理論，聲波在傳播過程當(dāng)中由于介質(zhì)的吸收造成的總的吸收系數(shù)為： (2-8)從上式我們不難看出，聲波在向前傳播的過程當(dāng)中，不同頻率的聲波在傳播的過程當(dāng)中衰減的程度不同，衰減的程度與聲波的頻率的平方成正比，也就是說在傳播的過程當(dāng)中頻率越高，衰減程度就越大，所能傳播的距離也就越短。 3 聲波法測油井液面技術(shù)研究3.1 液

31、面深度、沉沒度和泵效、系統(tǒng)效率的關(guān)系在油井的開采過程當(dāng)中，液面深度和抽油泵的沉沒度對油井的抽油泵的效率有著很重要的影響。一般情況下通過增大沉沒度可以提高抽油泵的效率，但并不是為了提高泵效而可以盲目的不斷加深泵掛深度，增大沉沒度。在這一方面有盧建平利用統(tǒng)計和曲線擬合的方法對其進行過研究，主要通過在油井當(dāng)中不同沉沒度和油井泵效的關(guān)系曲線5（如圖3-1）。從圖中我們不難看出，在沉沒度比較低的時候通過不斷增加沉沒度，泵效可以得到顯著的提高。泵效能夠得到顯著提高的原因是：在較低的沉沒度的情況下泵入口的壓力比較小，所以進入泵內(nèi)的流體的含氣量比較高，增加沉沒度可以增大泵入口的壓力，氣液的含量可以達到降低的效

32、果，最終達到提高泵的充滿程度的效果。但是隨著沉沒度的慢慢增加，泵效的提高幅度慢慢減緩，沉沒度對泵效的影響慢慢減弱，最后在沉沒度達到一定的值后，增加沉沒度對泵效的提高已經(jīng)基本上不存在影響，因為泵效已經(jīng)穩(wěn)定在一個固定的值不再改變，這時再增加沉沒度的話還可能會造成懸點載荷過大等一系列的問題。所以說沉沒度并不是越大越好，而是應(yīng)該確定在合適的位置。圖3-1 沉沒度與油井泵效關(guān)系圖在開采過程當(dāng)中，原始地層能量逐漸降低，油井必須依靠人工舉升的方法將原油從地層舉升到地面。在這個舉升的過程當(dāng)中，用于舉升液體所消耗的有用功率與系統(tǒng)運行時的輸入功率之比稱為機械采油的系統(tǒng)效率。液面和沉沒度對機械采油的系統(tǒng)效率有著非常

33、重要的影響，抽油機在工作的時候存在一個合適沉沒度，機械采油的系統(tǒng)效率能夠達到最高。在過大沉沒度的時候，抽油機下泵的位置太深，會造成兩個后果，一個就是沖程損失會增大，泵效降低；另一個就是加到懸點的載荷加大，系統(tǒng)正常運行需要的輸入功率會增加，系統(tǒng)耗電量相應(yīng)增加。在沉沒度較低的時候，由于沉沒壓力的太低從而造成抽油泵的充滿程度下降本校也就相應(yīng)的降低。所以沉沒度要在合理的值的時候，機械采油的系統(tǒng)效率才能夠達到最高，機械采油的系統(tǒng)效率和沉沒度的關(guān)系如下圖3-2圖3-2 沉沒度和油井機械效率關(guān)系圖在分析油井液面和沉沒度對機械采油的系統(tǒng)影響時還要考慮到的問題是系統(tǒng)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)和設(shè)備的正常運行。這里主要考慮的

34、的是對抽油桿的受力情況。在生產(chǎn)的過程當(dāng)中，油井液面的深度會發(fā)生改變，導(dǎo)致抽油桿的受力狀態(tài)也發(fā)生了改變，從而造成抽油桿的疲勞損壞和對設(shè)備的正常運行會受到影響。特別是對于地面的驅(qū)動螺桿泵井，液面高度的改變會導(dǎo)致抽油桿的負載扭矩發(fā)生劇烈的變化，例如液面突然降低和可能造脫扣的現(xiàn)象。從上面的分析不難看出，油井的機械采油和液面的高度有著十分密切的關(guān)系。油井的液面深度體現(xiàn)了地層能夠向油井供液的能力與油井當(dāng)前生產(chǎn)工作的匹配情況，需要根據(jù)油井的液面深度來確定抽油機合理的生產(chǎn)抽吸參數(shù)。在油井的生產(chǎn)過程當(dāng)中，根據(jù)油井的液面深度來監(jiān)控并協(xié)調(diào)開采油井，可以最大的發(fā)揮油層的潛能和延長油井的工業(yè)開采價值的壽命，經(jīng)濟利益能夠

35、得到最大的優(yōu)化。綜上可以了解到，得到油井準(zhǔn)確的液面深度對油井的生產(chǎn)有十分重要的意義。在確定油井的最優(yōu)下泵深度的設(shè)計的時候6，應(yīng)當(dāng)綜合考慮提高采油機械的系統(tǒng)效率、經(jīng)濟效益得到最優(yōu)化和對機桿泵的影響雙方面，合理下泵深度的確定過程如下圖3-3 圖3-3 合理泵深的確定過程在生產(chǎn)過程當(dāng)中可以設(shè)計一控制系統(tǒng)來設(shè)定最佳的沉沒度，利用測得的實際油井液面深度來判斷沉沒度是否在合理的范圍之內(nèi)，再根據(jù)實際的沉沒度和設(shè)定的沉沒度的關(guān)系來調(diào)整設(shè)備生產(chǎn)的參數(shù)。在實際的沉沒度小于設(shè)定的沉沒度的時候，減小小電動機轉(zhuǎn)速并降低抽油機的沖次；在實際的沉沒度大于設(shè)定的沉沒度的時候，減小小電動機轉(zhuǎn)速并提高抽油機的沖次；在調(diào)整完抽油機

36、參數(shù)后，可以通過再次對油井液面的測量，直到實際的沉沒度達到最佳沉沒度為止。根據(jù)油井的液面深度來對抽油機井和螺桿泵井7進行參數(shù)調(diào)整的控制流程如圖 3-4 和圖 3-5 所示圖3-4 抽油機井參數(shù)調(diào)整的控制流程液面深度信號調(diào)整變頻器頻率調(diào)整螺桿泵轉(zhuǎn)速調(diào)整螺桿泵排量調(diào)整后沉沒度最佳沉沒度液面深度測試儀圖3-5 螺桿泵井參數(shù)調(diào)整的控制流程3.2聲波法測油井液面的工作原理聲波測井油井液面的測量一般是采用渡越時間法，即利用聲波在空氣當(dāng)中傳播時遇到障礙物會發(fā)生反射的原理。在測得發(fā)射波到接收到液面波的時間t的情況下，根據(jù)聲波在空氣中的傳播速度v，可求的液面高度h為： (3-1)本設(shè)計當(dāng)中的油井液面測量裝置是利

37、用爆炸聲源來產(chǎn)生一個大功率的聲波脈沖信號（在這里可以通過在井口處擊發(fā)一顆子彈），這一聲波脈沖信號沿著油管和套管的環(huán)形空間向油井下面?zhèn)鞑?，?dāng)遇到兩節(jié)油管向外突出的接箍和油井的液面的時候，都會由于聲波在空氣中傳播的反射，產(chǎn)生反射脈沖聲波。反射的聲波脈沖信號反射回來向上傳播到油井的井口，安裝在井口的微音器將返回的聲波脈沖信號接收，并將其轉(zhuǎn)換成電信號，電信號經(jīng)過放大處理后進行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號來處理。在聲波脈沖信號的處理當(dāng)中，從油井油管的接箍位置反射回來的聲波信號稱為接箍波，到達油井的液面而反射回來的聲波信號稱為液面波。其工作的具體原理如下圖3-6。對于回聲脈沖信號，在未擊發(fā)槍彈時由

38、于電機及電泵設(shè)備產(chǎn)生的機械振動等背景噪聲就存在的，所以假設(shè)背景噪聲與所需要記錄的回聲脈沖信號是獨立不相關(guān)的，利用譜相減發(fā)對回聲信號處理可以去除這些背景噪聲的影響。同時由于在油井井口發(fā)射的聲波來自于槍彈的擊發(fā)，槍彈擊發(fā)的聲波信號當(dāng)中含有各種頻率成分的，但由于聲波在傳播過程當(dāng)中的衰減，高頻率的聲波信號衰減的比頻率低的衰減的更快。所以在回聲脈沖信號的記錄當(dāng)中，油井的井口部位的接箍反射波具有高頻能量，深部的接箍反射波具有中等的頻率能量，在液面的反射波具有低頻率的能量。根據(jù)這一點設(shè)計數(shù)字低通濾波器將接收到的返回聲波信號的高頻信號濾除掉，然后再根據(jù)短時自相關(guān)及過零率函數(shù)判斷出油井的液面反射波的具體位置，得

39、到油井液面反射波接收的具體時間。最后可以通過聲波在空氣中的傳播速度計算出油井液面的實際深度，在聲波在空氣中的傳播速度取值上，利用節(jié)箍反射波的的周期性，對其進行快速傅里葉變換計算出聲波在油套環(huán)空氣中的傳播速度。FFT計算聲速計算油井液面高度譜相減低通數(shù)字濾波A/D轉(zhuǎn)換放大器微音器環(huán)套空間聲波信號發(fā)射槍彈的聲波信號發(fā)射短時幅值及過零率增益控制圖3.6 設(shè)計工作原理圖3.3聲波法測油井液面誤差原因分析在油井液面的高度測量這一設(shè)計當(dāng)中，考慮到在實際的操作當(dāng)中有很多的情況并不是和我們想象中的理想環(huán)境一樣，所以很多在實際的操作當(dāng)中可能的存在會對我們的記過造成影響其主要有下面一些：油井的深度一般都比較大，在

40、2000m以上，油井的井身設(shè)計并不是完全按照直線向下鉆進的，會出現(xiàn)彎曲地方，油套管因此也會彎曲變形。所以用聲波法測油井的液面深度，聲波不能夠按照理想的直線那樣沿著油套環(huán)向下傳播，而是會在彎曲的油套管的地方產(chǎn)生聲波的反射，這會對測試的結(jié)果產(chǎn)生影響。油井的液面高度測試信號受到死油、稠油、泡沫油等的影響。由于重力的原因，在油井的泵入口上面會覆蓋很多密度小的原油，當(dāng)油井的液面高度距離出油層位置較遠的時候，溫度會降低，當(dāng)溫度下降到原油的凝固點的時候，原油會凝固成固態(tài)，形成死油帽子，在用聲波發(fā)油井液面深度的時候，這個死油帽子會對聲波進行反射，使得真正的油井液面反射波無法真正辨認出來，對測試結(jié)果造成一定的影

41、響。同時當(dāng)油井產(chǎn)出的原油比較稠的情況下，這些較稠的原油中的會附在油管和套管的壁上，當(dāng)油井的液面下降的時候，這些稠油卻還粘在上面，對聲波也會造成反射，從而對油井的測試造成影響。當(dāng)油井產(chǎn)出的原油比較稠的情況下，這些較稠的原油中的輕質(zhì)組分含量相對來說較少，結(jié)晶的溫度就會相對的較高。再加上原油中的膠質(zhì)等等影響，原油很容易結(jié)蠟。在生產(chǎn)過程當(dāng)中，油井的液面會一段時間的保持在穩(wěn)定的水平，這些結(jié)晶出來的蠟就很容易附在油管外和套管的內(nèi)壁上，形成一個環(huán)狀的結(jié)蠟。在用聲波發(fā)測油井的液面高度的時候，這些結(jié)蠟會對聲波形成發(fā)射，對聲波信號產(chǎn)生干擾，影響油井的液面高度的測量。隨著生產(chǎn)的進行，氣體會從原油中慢慢的分離出來，油

42、管環(huán)空會存在著大量的氣體。如果通過打開放氣閥門，那么這些套管中的氣體會在流動的過程當(dāng)中產(chǎn)生“嗞嗞”的聲響，即使放氣閥門沒有打開，由于平衡的原因，這些氣體也會不斷的流動著，這種原因造成的噪聲對反射聲波的記錄存在很大的影響。油井當(dāng)中應(yīng)用的潛油電機一般是異步感應(yīng)電機，這種電機在工作的時候會產(chǎn)生很大的噪聲，主要是機械噪聲、電磁噪聲和通風(fēng)噪聲。機械噪聲主要是由于電機在工作當(dāng)中電機本身機械的不平衡、電刷的摩擦。電磁噪聲的主要來源是由于電流的不平衡和鐵芯的松動。雖說現(xiàn)在油井的開采工作都具有產(chǎn)生噪聲小的特點，但并不是和我們想象中的理想環(huán)境一樣，這些電機和各種不確定因素產(chǎn)生的噪聲都會對聲波信號進行干擾并產(chǎn)生影響

43、。最后一個對我們測試結(jié)果造成影響的是我們在得出油井的液面反射波的由發(fā)射到接受到的這整個的一個時間，利用聲波在空氣中的傳播速度來計算出油井的液面深度這一過程當(dāng)中產(chǎn)生的。因為聲波在空氣中的傳播速度不是確定的值，其與空氣中的溫度、壓力、粘滯系數(shù)有著密切的關(guān)系，特別是在油井的油套環(huán)空中向下傳播的過程溫度、壓力都在不斷地而變化，傳播的速度有著較大的差異。所以在計算處理當(dāng)中我們采用的聲波在空氣中的傳播速度這一值也對測量結(jié)果造成較大的影響。這些不同的因素的對我們的測試結(jié)果造成的影響也是不一樣的，很多對測試結(jié)果造成影響的噪聲具有高頻的特性，這些噪聲的幅度隨時間的變化很快，例如油管中氣體流動而產(chǎn)生的“嗞嗞”聲響

44、、電動機因為轉(zhuǎn)動摩擦而產(chǎn)生的噪聲，這些噪聲對反射聲波信號的測量，特別是接箍反射聲波信號的測量造成很大的影響，會產(chǎn)生一些尖銳的波形夾雜在所需測量的反射聲波信號當(dāng)中。這些干擾通過本文后面介紹的低通數(shù)字濾波器可以濾除這些影響。但是對于油管當(dāng)中存在像結(jié)蠟這樣的大的障礙物而發(fā)生反射被記錄到聲波返回信號曲線當(dāng)中去了，這個產(chǎn)生的影響不一樣。因為如果這個障礙物比較大的時候，甚至將環(huán)空的位置堵死，這個障礙物對聲波法測油井液面深度產(chǎn)生的效果和油井的真實液面產(chǎn)生的效果是一樣的，無法將他們分開。 4 反射波信號的處理4.1 反射波信號的頻率分析對于記錄的反射聲波信號，由于在油井井口發(fā)射的聲波信號來自于槍彈的擊發(fā)，所以

45、發(fā)射的聲波信號當(dāng)中含有各種頻率成分的，但由于聲波在傳播過程當(dāng)中的衰減，高頻率的聲波信號衰減的比頻率低的衰減的更快。所以在記錄的反射波信號的當(dāng)中，油井的井口部位的接箍反射波具有高頻能量，深部的接箍反射波具有中等的頻率能量，在液面的反射波具有低頻率的能量。同時由于微音器在對反射聲波信號接收的時候，會有一些環(huán)境和其他因素產(chǎn)生的噪聲，例如電機在工作時產(chǎn)生的機械噪聲。這些噪聲會摻雜在我們接收的信號當(dāng)中，對我們的測量分析造成影響和干擾。我們對反射聲波信號的處理主要就是將這些噪聲信號減弱或者將其消除，并找出真正的液面反射波。這些由于電機工作產(chǎn)生的噪聲等具有尖銳，頻率和節(jié)箍反射波一樣具有高頻的特性。通過根據(jù)這

46、一點設(shè)計數(shù)字低通濾波器將接收到的返回聲波信號的高頻信號濾除掉。4.2 聲波信號的數(shù)字濾波4.2.1 數(shù)字濾波器原理當(dāng)我們輸入的信號在通過數(shù)字濾波器的時候，處在不同頻帶的信號會表現(xiàn)出不同的特性，某些特定頻率范圍內(nèi)的信號在通過數(shù)字濾波器的時候會被衰減或者阻斷。根據(jù)信號響應(yīng)的頻率區(qū)域不一樣，可將濾波器分為低通濾波器 LPF、高通濾波器 HPF、帶通濾波器 BPF 和帶阻濾波器 BEF四種。圖4.1 各理想濾波器頻域圖當(dāng)我們將信號輸入到數(shù)字低通濾波器的時候，頻率在小于W c的范圍內(nèi)信號將會通過，而頻率在大于W c的范圍內(nèi)的信號會衰減，幅值基本上為零；當(dāng)輸入到的高通濾波器的時候，頻率大于Wc的范圍內(nèi)信號

47、將會通過，而頻率在小于W c的范圍內(nèi)的信號會衰減，且幅值基本上為零；而當(dāng)通過帶通濾波器的時候，頻率在W 1和W 2的區(qū)間范圍內(nèi)的信號能夠通過，其他頻率的信號將會衰減，幅度基本變?yōu)榱恪IR 濾波器的系統(tǒng)函數(shù) (4-1)式中an和b n為濾波器系數(shù)其差分方程為N=4 時，用結(jié)構(gòu)圖表示如下圖圖4.2 N=4時IIR濾波器的結(jié)構(gòu)圖FIR 濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為 (4-2)式中an和b n為濾波器系數(shù)，其差分方程為，M=4 時，用結(jié)構(gòu)圖表示為圖4.3 M=4時FIR濾波器結(jié)構(gòu)圖聲波信號在通過數(shù)字濾波器的時候，并不是像我們想象的那樣完全將一定頻率的全部阻斷或通過，而是對阻帶范圍內(nèi)的信號進行衰減，在這里就存在

48、一個頻率的過渡帶，同時通過的頻帶信號的幅值和相位也發(fā)生了改變。在這里我們以低通濾波器為例，為表示低通濾波器的處理性能，用通帶波紋和阻帶波紋來表示： 其中1和2分別為絕對指標(biāo)中的通帶波紋和阻帶波紋4.2.2 數(shù)字濾波器用于濾波時的設(shè)計方法在利用用窗口法設(shè)計濾波器就是在頻域當(dāng)中運用窗口對理想的濾波器脈沖響應(yīng)截斷得到數(shù)字濾波器?？捎糜趯硐霝V波器脈沖響應(yīng)進行截斷的窗口有很多，平時當(dāng)中用到的最簡單莫過于矩形窗，但是其處理的時候會產(chǎn)生較大的阻帶波紋8，其他的窗口還有Kaiser窗、Hanning 窗、Hamming 窗、Blackman 窗。Kaiser 窗函數(shù)為 (4-3)I 0為修正的零階貝塞爾函數(shù)

49、，為阻帶波紋系數(shù)，M 為濾波器長度。 M 和 的計算方法為,4.2.3 用數(shù)字濾波器對反射聲波曲線濾波在運用聲波測油井的液面高度時，微音器接收到反射聲波信號當(dāng)中，不僅含有來自于油井的液面反射的低頻反射波，還具有相對高頻的接箍反射波和電機在工作的時候產(chǎn)生的機械噪聲，其中噪聲產(chǎn)生的原因在前面已經(jīng)進行了分析。這些聲波信號當(dāng)中，接箍反射波利用了發(fā)射聲波當(dāng)中的高頻成分，電機工作產(chǎn)生機械噪聲等具有尖銳，頻率也比較高。但是在油套環(huán)空當(dāng)中傳播的發(fā)射聲波信號，由于油井的深度比較深和傳播過程當(dāng)中的衰減的原因，真正達到油井液面并反射回來的聲波信號都具有低頻的特性。利用這一特性，通過數(shù)字低通濾波器，對微音器接收到的聲

50、波信號進行濾波，從而得到油井液面的反射聲波信號的位置。根據(jù)對目前市場的發(fā)射聲波裝置的研究，液面的反射聲波信號的頻率一般都低于40 Hz。所以對液面反射波處理的低通濾波器進行下面的設(shè)計：阻斷頻率為大于40Hz，阻帶波紋為50db；通過頻率為小于35Hz，通帶的波紋為1db。然后根據(jù)采樣的頻率來對信號進行歸一化，下面對通過對一數(shù)據(jù)進行模擬處理，從網(wǎng)上了解到由北京威爾泰石油科技公司生產(chǎn)使用的測試儀使用的采樣頻頻率為222Hz，我們根據(jù)這一數(shù)據(jù)來進行處理。所以歸一化的結(jié)果為：通帶截止頻率為wp =0.32，阻帶截止頻率為w s= 0.36。根據(jù)這些技術(shù)指標(biāo)進行FIR低通數(shù)字濾波器設(shè)計，得到的理想脈沖響

51、應(yīng)和實際的脈沖響應(yīng)如下圖，Kaiser窗函數(shù)如圖，幅值響應(yīng)也分別如下圖。圖4-4 設(shè)計濾波器的理想脈沖響應(yīng)圖圖4-5 設(shè)計濾波器實際脈沖響應(yīng)圖圖4-6 Kaiser窗函數(shù)圖圖47 Kaiser窗函數(shù)幅值函數(shù)然后利用設(shè)計的數(shù)字低通濾波器對反射波曲線進行濾波處理，可以達到將微音器接收回來的反射聲波信號當(dāng)中的接箍波信號濾除掉，并將原來像“毛刺”一樣的高頻噪聲信號濾除，反射聲波信號的曲線得到了很好的平滑效果，但僅靠濾波的方法并不能使液面反射波的信號凸顯出來，并計算出油井的液面高度。4.3 利用短時幅值過零率對液面反射波的識別通過查閱資料我們可以了解到液面的反射聲波信號具有這樣的特點9：1. 反射的聲波

52、信號具有比較大的幅值，即該處的能量較大，所以在記錄的聲波信號曲線當(dāng)中是一個突起。2.由于聲波衰減的原因，液面反射的聲波信號當(dāng)中主要的是一些低頻信號，這些低頻的信號具有較低的短時過零率，即在一段短的時間通過零電平的次數(shù)較少。通過較短的時間窗口對要處理的聲波信號進行截斷，得到的就是短時的幅值函數(shù)，在實際的操作一般為利用一個較短的矩形時間窗口和信號相乘，產(chǎn)生一個新的信號，它是原始信號在一時間片段內(nèi)的截斷。在這個用時間窗口截斷的信號中，數(shù)值符號改變的次數(shù)就是短時過零率函數(shù)，將二者綜合起來就是短時幅值及過零率函數(shù)，可以用來對液面不明顯的回波信號進行識別。用短時幅值及過零率處理的過程如下圖。短時幅值函數(shù)識

53、別液面反射波重建新號短時幅值及過零率處理數(shù)據(jù)預(yù)處理短時過零率函數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)圖4-8 短時幅值及過零率處理流程圖設(shè)原始的聲波信號序列為 x ( n )，用一個矩形時間窗口 w( n )對聲波信號進行截斷： （4-4）式中，N 為幀長（每一幀內(nèi)的數(shù)據(jù)點數(shù)）。截斷后得到的第m幀的第n個幅值為 式中，n為數(shù)據(jù)點在該幀中的次序，0 n N，L為每一幀移動的距離，即對聲波信號截斷時窗口移動的長度。第m幀的短時幅值函數(shù)定義為 ，為幅值影響系數(shù)，它表示了在該幀中大幅值對短時幅值函數(shù)的影響程度。當(dāng)較大的時候，表示在這一幀中的大幅值對短時幅這函數(shù)的影響比較大，這時候的短時幅值函數(shù)的大小主要由這一幀當(dāng)中的較大幅值來確

54、定；而當(dāng)較小的時候，大幅值對短時幅值函數(shù)的影響相對來所比較小，所以這個時候的短時幅值函數(shù)和其他的一般幅值也有關(guān)系。當(dāng)聲波信號的相鄰的采樣點數(shù)值的符號不一樣的時候，我們稱這個信號在這一點的狀態(tài)為過零。短時過零率函數(shù)的定義是在階段的時間窗口的聲波信號的幅值數(shù)值符號干變得次數(shù)10，用公式表示為： （4-5）式中，短時幅值函數(shù)主要體現(xiàn)的是聲波信號在一段時間內(nèi)的幅值情況，而短時過零率函數(shù)主要體現(xiàn)的是聲波信號的數(shù)字序列隨時間變化過程的特性。將兩者綜合起來，可以定義短時幅值及過零率函數(shù)，可以同時體現(xiàn)體現(xiàn)聲波信號的幅值和隨時間變化的特性。短時幅值及過零率函數(shù)的定義為 (4-6)其中的f（S m）和 f（Z m

55、） 分別表示短時幅值函數(shù)和短時過零率函數(shù)的函數(shù)，它們都是根據(jù)情況可以選擇使用的。這里選擇使用式中的a和b是短時幅值函數(shù)和短時過零率函數(shù)對短時幅值及過零率函數(shù)的影響系數(shù)，分別表示它們對短時幅值及過零率函數(shù)的影響，的出現(xiàn)是為了防止分母為零和控制過零率對整個函數(shù)的影響。由于在對信號進行了短時分析，聲波信號在經(jīng)過矩形窗口的截斷后，得到的信號的維數(shù)與原始信號相比較發(fā)生了改變。所以要對處理后的信號進行重建，從而得到與原始信號維數(shù)相同的信號。也就是說將經(jīng)過短時幅值及過零率函數(shù)處理的信號進行長度上的變換，得到與原始信號相同的信號。在經(jīng)過變換后得到的信號能夠很容易的看出液面反射波波的位置。因為實際液面反射的聲波信號的幅值是最大的，可以通過閥值限定的方法將液面反射聲波信號識別出來，但綜合考慮到短時幅值及過零率函數(shù)處理參數(shù)的影響，需要在歸一化幅值后再利用閥值限定的方法。通過利用短時幅值及過零率函數(shù)對微音器接收