專利名稱：干孔及有水孔雙用聲波測(cè)試探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量巖體結(jié)構(gòu)的(超)聲波探頭，特別是一種既適于干孔又適于有水孔的雙用超聲波測(cè)試探頭。
目前為了測(cè)量巖土的結(jié)構(gòu)狀況和力學(xué)特性，在鉆孔中必須注水后才能使用(超)聲波探頭。但有的鉆孔由于滲漏嚴(yán)重，存不住水。對(duì)于無(wú)水的鉆孔，就無(wú)法進(jìn)行正常的超聲波測(cè)試。普通水式探頭的最大缺點(diǎn)是必須要有水源，因而使用不便。該技術(shù)難題在工程勘察中長(zhǎng)期未獲解決。目前雖有使用充氣囊使探頭貼壁的方法，但超聲波能量損耗太大，且破壞了超聲波環(huán)形發(fā)射和環(huán)形接收的特性，幾乎無(wú)法進(jìn)行正常測(cè)試。
本實(shí)用新型的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述困難，提供一種既適于干孔，又適于有水孔的雙用(超)聲波測(cè)試探頭，只需使用極少量水即可。
本實(shí)用新型的解決方案包括常規(guī)探測(cè)使用的聲波發(fā)射探頭和接收探頭及電纜線等，其特征是聲波發(fā)射器和聲波接收器外包覆有彈性膠囊水套；在膠囊水套下部聯(lián)有向其提供壓力水的水槽；水槽內(nèi)設(shè)置膨脹氣囊，與壓縮空氣源相連。
上述的聲波發(fā)射和接收器可以是超聲波換能器。
上述的彈性膠囊水套可以具有膨大段和細(xì)頸段。
穿過(guò)上述的聲波發(fā)射和接收器可以設(shè)置通過(guò)壓縮空氣的連接軟管。
上述的連接軟管與聲波發(fā)射和接收器可以采用螺紋聯(lián)接。
上述彈性膠囊水套上部可設(shè)置接頭組件箱，該組件箱上部與壓縮空氣源相連，下部與聲波發(fā)射器螺紋聯(lián)接。
上述的水槽與聲波接收器、彈性膠囊水套可采用螺紋聯(lián)接。
上述聲波測(cè)試探頭所用的連接電纜采用密封引出。
上述的彈性膠囊水套可由乳膠或橡膠等材料制成。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的兩種實(shí)施例。


圖1是單孔帶膠囊水套探頭的超聲波測(cè)試原理圖。
圖2是跨孔帶膠囊水套探頭的超聲波測(cè)試原理圖。
圖3是單孔帶膠囊水套的超聲波測(cè)試探頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是跨孔帶膠囊水套的超聲波測(cè)試探頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1是單孔一發(fā)雙收測(cè)試法。圖2是跨孔測(cè)試法。均屬傳統(tǒng)測(cè)試方法。所用設(shè)備包括聲波儀1、連接電纜2、聲波發(fā)射器5，聲波接收器6、7等，下端連結(jié)水槽10。
參見(jiàn)圖3，單孔超聲波測(cè)試探頭包括超聲波發(fā)射換能器5，超聲波接收換能器6、7和限位鋼線等。限位鋼線用于保證探頭各換能器之間的距離，因?qū)佻F(xiàn)有技術(shù)，圖中未畫(huà)出。聲波儀l通過(guò)連接電纜2與各換能器相連。本探頭的特點(diǎn)是，在超聲波發(fā)射和接收換能器5、6、7外包覆有一個(gè)彈性膠囊水套8。當(dāng)水套內(nèi)充入壓力水后，膠囊就會(huì)脹大，并與井壁13緊密相貼。膠囊水套8在三個(gè)換能器處為膨大段82，中間通過(guò)細(xì)頸段81相互串聯(lián)，形成糖葫蘆狀。在膠囊水套8下方聯(lián)有一個(gè)向其供水的水槽10。水槽內(nèi)裝有膨脹氣囊12。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入氣囊12后，使氣囊脹大，即可將水槽10內(nèi)的水壓入上部的膠囊水套8內(nèi)，從而使膠囊水套8膨脹，直至與井壁緊密貼合。在水套內(nèi)穿過(guò)換能器5、6、7的中心孔設(shè)置連接軟管9，壓縮空氣經(jīng)軟管9及氣道ll進(jìn)入水槽的膨脹氣囊12。為便于拆卸，軟管9與換能器5、6、7的聯(lián)接可采用紋或活接頭型式。為便于接線和拆裝，在膠囊水套8上方設(shè)置接頭組件箱4。接頭組件箱4內(nèi)裝有連接電纜線等，并有通過(guò)氣流的作用。該組件箱上部與壓縮空氣管道3相連，下部與發(fā)射換能器5、膠囊水套8螺紋聯(lián)接。同樣水槽10與聲波接收換能器7、膠囊水套8也采用螺紋聯(lián)接。
壓縮空氣經(jīng)管道3進(jìn)入接頭組件箱4，再經(jīng)連接軟管9和氣道11進(jìn)入膨脹氣囊12。聲波儀1通過(guò)連接電纜2分別與三個(gè)換能器5、6、7相連。電纜2應(yīng)采用氣密接頭密封引出。
測(cè)試時(shí)，將探頭放入鉆孔中待測(cè)區(qū)段，用手動(dòng)打氣筒或壓縮機(jī)經(jīng)氣道向膨脹氣囊12充氣。這樣，通過(guò)地面操作即可將探頭底部水槽中的水壓入膠囊水套8中，使換能器處于局部水環(huán)境中。當(dāng)測(cè)試完成后，放掉壓縮空氣，膨脹氣囊收縮，水套內(nèi)的水又流回水槽，探頭縮小即能自由出入孔中，完成下一步測(cè)試。
彈性膠囊水套8和膨脹氣囊12可由乳膠、橡膠或塑料等材料制成。但最好采用彈性良好的乳膠制做。
參見(jiàn)圖4，在跨孔(雙孔)測(cè)量時(shí)，發(fā)射換能器5和接收換能器7的水套結(jié)構(gòu)相同，并與單孔測(cè)量時(shí)基本相同。僅在于換能器的數(shù)目為一個(gè)，水套較短。使用時(shí)發(fā)射換能器5和接收換能器7分別置于兩個(gè)鉆孔內(nèi)，并與聲波儀1相連。
如需測(cè)有水孔時(shí)，只要拆去水套8及水槽12即可進(jìn)行常規(guī)的有水孔測(cè)試，故稱雙用探頭。
將上述的超聲波發(fā)射和接收換能器改為聲波發(fā)射和接收器也同樣可以使用，具有類似的效果。
本帶水套的聲波探頭與普通聲波探頭的工作原理相同，不贅述。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、只需極少量水就能使探頭換能器處于局部水環(huán)境中。探頭水套在水壓作用下充分膨脹，緊貼孔壁。由于探頭水套的膨脹性、延展性及填充性極好，且?guī)号蛎洠蕮Q能器與孔壁間可通過(guò)水耦合，能量傳遞損失極小，保證了(超)聲波的良好耦合和環(huán)形發(fā)射、環(huán)形接收的特性，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)試。
2、既可以進(jìn)行干孔測(cè)試，也可進(jìn)行有水孔測(cè)試。一物兩用，裝卸方便，測(cè)試費(fèi)用低。
3、探頭采用組裝式結(jié)構(gòu)，使包括換能器在內(nèi)的所有部件均易于更換，便于維修。探頭與線纜異體，易于存放、攜帶和運(yùn)輸。
4、使用方便，用氣筒即可進(jìn)行操作，不受地形、氣候條件的限制。
權(quán)利要求1.干孔及有水孔雙用聲波測(cè)試探頭，包括聲波發(fā)射器(5)、聲波接收器(6、7)和連接電纜(2)，其特征在于所說(shuō)的聲波發(fā)射器(5)和聲波接收器(6、7)外包覆有彈性膠囊水套(8)；在膠囊水套(8)下部聯(lián)有向其提供壓力水的水槽(10)；水槽內(nèi)設(shè)置膨脹氣囊(12)，與壓縮空氣源相連。
2.如權(quán)利要求1所述的聲波測(cè)試探頭，其特征在于所說(shuō)的聲波發(fā)射和接收器(5、6、7)是超聲波換能器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的聲波測(cè)試探頭，其特征在于所說(shuō)的彈性膠囊水套(8)具有膨大段(82)和細(xì)頸段(81)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的聲波測(cè)試探頭，其特征在于穿過(guò)聲波發(fā)射和接收器(5、6、7)設(shè)有可通過(guò)壓縮空氣的連接軟管(9)。
5.如權(quán)利要求4所述的聲波測(cè)試探頭，其特征在于所說(shuō)的連接軟管(9)與聲波發(fā)射和接收器(5、6、7)采用螺紋聯(lián)接。
6.如權(quán)利要求1或2所述的聲波測(cè)試探頭，其特征在于所說(shuō)的彈性膠囊水套(8)上部設(shè)有接頭組件箱(4)，該組件箱上部與壓縮空氣源相連，下部與聲波發(fā)射器(5)螺紋聯(lián)接。
7.如權(quán)利要求1所述的聲波測(cè)試探頭，其特征在于所說(shuō)的水槽(10)與聲波接收器(7)、彈性膠囊水套(8)采用螺紋聯(lián)接。
8.如權(quán)利要求1或2所述的聲波測(cè)試探頭，其特征在于所說(shuō)的連接電纜(2)是密封引出。
9.如權(quán)利要求1或2所述的聲波測(cè)試探頭，其特征在于所說(shuō)的彈性膠囊水套(8)由乳膠或橡膠材料制成。
專利摘要干孔及有水孔雙用(超)聲波測(cè)試探頭,其(超)聲波發(fā)射器和接收器外包覆有彈性膠囊水套;在膠囊水套下部聯(lián)有向其提供壓力水的水槽;該水槽內(nèi)設(shè)置膨脹氣囊,與壓縮空氣源相連。膠囊水套在水壓作用下充分膨脹,緊貼孔壁。由于水套填充性極好,故換能器與孔壁間可通過(guò)水耦合,能量傳遞損失極小,保證了(超)聲波的良好耦合和環(huán)形發(fā)射、環(huán)形接收的特性,從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)試。本探頭特別適合干孔測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N29/28GK2414417SQ0022607
公開(kāi)日2001年1月10日 申請(qǐng)日期2000年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月28日
發(fā)明者石建梁, 韓許恒, 武超英 申請(qǐng)人:石建梁, 韓許恒, 武超英