Акустические зонды предназначены для изучения упругих свойств окружающей среды путем наблюдения за характером распространения в ней упругих колебаний. С помощью акустических зондов определяют либо скорость распространения колебаний в горных породах (акустический каротаж по скорости), либо уменьшение энергии колебаний на определенном отрезке пути (акустический каротаж по затуханию). Наблюдения в большинстве случаев осуществляют над преломленными головными волнами.
Основными элементами акустического зонда являются излучатели и приемники упругих колебаний. По числу элементов различают двухэлементные, трехэлементные и многоэлементные зонды.
Излучатель должен: 1) иметь небольшой наружный; 2) обладать работоспособностью при высоких температурах (до 250 °С) и гидростатических давлениях (до 200 МПа); 3) характеризоваться высокой абразивостойкостью, ударной прочностью и вибропрочностью; 4) обладать высокой надежностью и долговременной стабильностью; 5) потреблять небольшую мощность и обеспечивать высокую частоту посылок акустических импульсов.
Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют магнитострикционные излучатели цилиндрического типа, которые с целью компенсации образующегося магнитного поля выполняются на двух сердечниках с обмотками, имеющими встречное включение.
Цилиндрические (кольцевые) преобразователи в наибольшей степени отвечают геометрии среды при скважинных исследованиях; они получили преимущественное распространение в акустической геофизической аппаратуре. Такой преобразователь (рис. 20,6) выполнен в виде полого цилиндра, состоящего из тонких (0,1—0,2 мм) кольцевых пластин из магнитоупругого материала, склеиваемых между собой. Высота цилиндра обычно мала по сравнению с длиной излучаемой волны, поэтому такие преобразователи практически не обладают направленностью действия. В пластинах предусматриваются отверстия или пазы для обмотки с целью ее защиты от механических повреждений.
Иногда сердечник преобразователя выполняют путем навивки из ленты магнитоупругого материала и последующей его склейки в виде цилиндра.
В цилиндрических преобразователях линии магнитной индукции имеют форму колец с центром на оси цилиндра и замыкаются внутри обмотки. Поэтому при пропускании по обмотке переменного или пульсирующего тока будет происходить периодическое изменение длины средней окружности цилиндра, а следовательно, и длины его наружной и внутренней окружностей, что вызовет радиальные упругие колебания преобразователя, которые передадутся в окружающую среду. При работе преобразователя в режиме приема упругих колебаний происходит обратный процесс. Магнитоупругие преобразователи характеризуются простотой конструкции, высокой механической прочностью и не нуждаются в герметизации, вследствие чего устраняются потери энергии упругих колебаний на герметизирующей оболочке; в то же время они обладают значительной акустической мощностью и сравнительно высоким электроакустическим к. п. д. (отношением акустической мощности, отдаваемой на выходе, к электрической мощности, потребляемой на входе). Для возбуждения преобразователей, работающих в режиме излучения колебаний, не требуется высокого напряжения, а нужен лишь мощный импульс тока в обмотке для создания магнитного поля. Это весьма важно в условиях скважины, где иногда трудно обеспечить высокое качество электрической изоляции.
В скважинкой акустической аппаратуре магнитоупругие преобразователи используются главным образом в качестве излучателей и реже — приемников упругих колебаний.
