[发明专利]用于钻杆长度应力波自动检测系统以及方法

权利要求书

1.一种用于钻杆长度应力波自动检测系统，其特征在于，包括：

执行单元，包括相组合的永磁和撞针、套装在撞针下部的复位弹簧、设置在永磁和撞针外围的电磁线圈、设置在撞针下方的缓冲垫；

信号耦合单元，包括应力波耦合器，所述缓冲垫固定在所述应力波耦合器；

智能控制单元，包括依次连接的信号匹配装置、A/D采集芯片、数据缓存器、单片机，所述信号匹配装置与所述信号耦合单元相连接；

驱动单元，包括驱动电路、给驱动电路提供电源的电池，所述驱动电路的输入端连接所述单片机，电压输出端连接所述电磁线圈；

无线数据传输单元；

操作分析单元，设置为平板电脑或智能手机，并通过所述无线数据传输单元接收所述单片机的数据。

2.根据权利要求1所述的用于钻杆长度应力波自动检测系统，其特征在于，所述应力波耦合器装配有信号采集传感器，所述信号采集传感器与所述信号匹配装置连接。

3.根据权利要求1所述的用于钻杆长度应力波自动检测系统，其特征在于，所述驱动电路为BUCK型开关降压电源电路，其信号输入端接收单片机给出的PWM信号。

4.根据权利要求1所述的用于钻杆长度应力波自动检测系统，其特征在于，所述无线数据传输单元为AP模组或蓝牙模组。

5.一种用于钻杆长度应力波自动检测方法，其特征在于，步骤包括：

1)将用于钻杆长度应力波自动检测系统安装于钻杆顶部；

2)智能控制单元通过无线数据传输单元调取操作分析单元输入的满足测量需求的最高频率响应特性的参数输入给执行单元，使产生一个冲击信号，所述C为波速，所述L为欲测试样本钻杆的长度；

3)通过信号耦合单元将执行单元产生的信号依次通过并通过信号匹配装置、A/D采集芯片、数据缓存器传输至单片机，再通过无线数据传输单元将数据送给操作分析单元，操作分析单元分析采样数据的频谱特性和时域特性，判断是否符合频域时域联合响应模型判断标准；

4)若不符合频域时域联合响应模型判断标准则重复2)～4)，逐步降低输入激励源的激励频率特性，直到基本符合频域时域联合响应模型判断标准；

5)根据最后符合频域时域联合响应判断模型的采样信号通过时域方法分析，选取第一个峰值与第二个峰值的时间差作为应力波传输时间T，通过L＝C*T/2实现自动判别钻杆长度。

6.根据权利要求5所述的用于钻杆长度应力波自动检测方法，其特征在于，所述3)频域时域联合响应模型判断标准：

(1)时域速度波形第一个峰值以后，在预期时间窗T内具备单峰特性，并且时域至少三个波峰之间时间差相近，且与预期时间窗T相近，误差不超过R1，R1在5％-15％；

(2)频谱能量具有单调递减特性，且频域的相邻峰值之差δF相近，误差不超过R2，R2在15％-20％。

7.根据权利要求5所述的用于钻杆长度应力波自动检测方法，其特征在于，所述预期时间窗T，通过T＝1/δF获得。