1.一种基于welch多段平均功率谱法的油井动液面深度检测方法，其特征在于具体按照以下步骤进行：步骤11：安装检测装置，在检测管(1)内靠近管口处安装有检测装置，该检测装置的扬声器(13)和驻极式话筒(14)伸向所述检测管(1)内，所述扬声器(13)和驻极式话筒(14)均靠近所述检测管(1)的管心线；

步骤12：利用发声软件构造出白噪声信号，将白噪声经过功率放大器及扬声器(13)，扬声器(13)贴近管口固定住，信号经功率放大器放大后由扬声器(13)送入油管中，通过连续不断地向管内发送白噪声，激发管中空气柱共振，将驻极式话筒(14)置于管口内5米处，以采集管中能量强的共振信号；

步骤13：设置采样频率fs为1万Hz，采样时间T1分钟，采集得到周期为N的共振信号R(n),n＝0,1,2,…,N-1；

步骤14：将共振信号R(n)通过低通滤波器，进行抗混叠滤波，然后把模拟信号变成数字信号，能得到共振信号R(n)的时域波形；

步骤15：根据自相关原理，设采集到的共振信号为R(n)＝X(n)+Y(n)，其中X(n)为共振信号，Y(n)为随机噪声信号，接收机的其中一个通道输入R(n)，另一个通道经过延时器，使R(n)延时z，经过延时的R(n+z)和未经延时的R(n)均送入相乘器内，乘积求和后取平均值输出，从而得到自相关函数rR(z)：其中，rXX(z)表示共振信号的自相关，rXY(z)表示共振信号与随机白噪声信号的互相关，rYX(z)表示随机白噪声信号与共振信号的互相关，rYY(z)表示白噪声与白噪声的自相关；

根据白噪声与共振信号及白噪声本身之间的不相关特性，有：

rXY(z)＝rYX(z)＝rYY(z)＝0  (2)

因此运用自相关算法可大大消除共振信号中的白噪声，能有效增强信号的周期性；

步骤16：对自相关后周期为N的共振信号做welch多段平均功率谱估计，选用周期为N1的卷积汉宁窗，窗长N1的选择满足分辨率可以分辨出相邻谐波频率即可，将原周期为N的共振信号分为L＝N/N1段，在满足分辨率的基础上，分段数L越多，效果越好，其中相邻各段之间无重叠部分，得到周期为N1的各段welch功率谱，设每一段周期为N1的共振信号的功率谱为Pper(ω)，即：把各段Pper(ω)相加，再取平均，得到周期为N的共振信号R(n)的平均功率谱即：步骤17：得到各段的离散傅里叶变换，其中频域内各离散频率间的间隔(即频率分辨率)为Δf＝fs/N1；

步骤18：连续读取K个频率间隔Δf，求平均，定义平均后的频率间隔为

步骤19：借助管柱的声场特性和管内空气柱的共振原理，建立油井动液面深度与管内空气共振频率之间的数学模型：其中，n为谐波阶数，fn为对应的共振谐波频率，c为声波信号在空气中的传播速度，c≈

331.6+0.6t(m/s)，t为环境温度，l1为空气柱长度，相邻于fn的另一共振频率为fn+1：联合上面两式可得两个相邻共振频率的间距Δf为：

将平均后的频率间隔 带入式(8)，则有空气柱长度l1为：

考虑管口校正有：

d为管道直径，根据数学模型 可以计算出油井动液面的深度l1。

2.根据权利要求1所述的一种基于welch多段平均功率谱法的油井动液面深度检测方法，其特征在于：通过实验发现，对于100米以内的管道，采样时间达到1分钟，即可满足测量要求，当管道长达1000米时，采样时间达到3分钟也可满足测量要求，但在满足实时性的前提下，采样时间越长，Welch平均的效果会越好，对噪声的滤除效果也就越好。因此，我们取不同采样时间的共振信号，即不同周期的共振信号，用一种油井动液面测量信号处理方法进行验证：步骤21：利用发声软件构造出白噪声信号，将白噪声经过功率放大器及扬声器(13)，扬声器(13)贴近管口固定住，信号经功率放大器放大后由扬声器(13)送入油管中，通过连续不断地向管内发送白噪声，激发管中空气柱共振，将驻极式话筒(14)置于管口内5米处，以采集管中能量强的共振信号；

步骤22：设置采样频率fs为1万Hz，根据粗测深度l1，确定精测采样时间T2(T2＞T1)分钟，采集得到周期为NL(其中，NL＞N)的共振信号RL(nL),nL＝0,1,2,…,NL-1；

步骤23：对周期为NL的共振信号RL(nL)做welch多段平均功率谱估计，选用周期为N1L的卷积汉宁窗，窗长N1L的选择满足分辨率可以分辨出相邻谐波频率即可，将原周期为NL的共振信号分为LL＝NL/N1L段，在满足分辨率的基础上，分段数LL越多，效果越好，其中相邻各段之间无重叠部分，得到周期为N1L的各段welch功率谱，得到的信号记为A1L，其频率分辨率为Δf1L＝fs/N1L，N1L为分段后各段共振信号的周期；

步骤24：对welch多段平均功率谱信号A1L做高通滤波处理,得到的信号记为A2L；

步骤25：对A2L做快速傅里叶变换(FFT)，得到的信号记为A3L；

步骤26：读取A3L频谱图中幅值最大的谐波频率值nL，根据 (其中 )

计算出两阶共振频率之间的差值ΔfL；

步骤27：管内空气柱的共振模型为：

其中，nL为谐波阶数，fnL为对应的谐波频率，l2为空气柱的长度，c为声波信号在空气中的传播速度，c≈331.6+0.6t(m/s)，t为环境温度，相邻于fnL的另一共振频率为f(n+1)L：联合上面两式可得两个相邻共振频率间距ΔfL为：

则空气柱长度l2为：

考虑管口校正有：

d为管道直径，根据数学模型 可以计算出油井动液面的深度l2。

由于在满足分辨率的基础上，分段数越多，效果越好，故而测得结果满足l2更接近真实值。

3.根据权1或2所述一种基于welch多段平均功率谱法的油井动液面深度检测方法，其特征在于：所述检测装置包括主动转轴(3)，该主动转轴(3)外端部经支架转筒(4)安装在支架(2)上，所述支架(2)安装在所述检测管(1)的管口，在所述主动转轴(3)上固套有太阳轮(6)，在该太阳轮(6)两侧均设置有夹板(8)，其中位于外侧的所述夹板(8)与所述支架转筒(4)固定连接，在所述夹板(8)之间经轴分别安装有至少三个行星轮(7)，所述行星轮(7)均匀分布在所述太阳轮(6)外周向，且所述述行星轮(7)均与所述太阳轮(6)啮合；在所述行星轮(7)侧面均固定有支杆(10)，所述支杆(10)能够同时向外延伸或向内收，在该支杆(10)外端设置有磁铁(11)；所述主动转轴(3)内端均穿出所述夹板(8)，在该主动转轴(3)的穿出端上固定有固定板(12)，在该固定板(12)内侧面上安装有所述扬声器(13)和驻极式话筒(14)；安装检测装置时，先将支架转筒(4)靠在所述支架(2)的支撑架(21)上，然和握住支架转筒(4)转动调整，使得所述扬声器(13)和驻极式话筒(14)均靠近所述检测管(1)的管心线，然后翻动与所述支撑架(21)铰接的锁紧架(22)将支架转筒(4)卡紧，所述支撑架(21)和锁紧架(22)通过其下部设置的卡槽和卡子卡紧。

4.根据权3所述一种基于welch多段平均功率谱法的油井动液面深度检测方法，其特征在于：所述行星轮(7)为三个，三个该行星轮(7)均匀分布在所述太阳轮(6)外周向。

5.根据权3所述一种基于welch多段平均功率谱法的油井动液面深度检测方法，其特征在于：在所述主动转轴(3)的外端安装有转动手把(5)。