[實用新型]一種智能超聲橫波縱波綜合測試儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020101527.0
• 申請日: 2010-01-22
• 公開（公告）號: CN201653999U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 宦康寧;田美琴
• 申請（專利權）人: 宦康寧;田美琴
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本實用新型涉及用于巖體聲學性質實驗和各種脆性材料測試的換能器裝置的技術領域。

背景技術

在石油、地質、礦山、煤炭、地震與海洋工程等領域，需要對現場的巖石體進行研究，通過儀器測量得到受試巖體的縱波、橫波波速及衰減特性的測量，并通過分析系統(tǒng)得出巖體或各類非金屬脆性材料的揚氏模量、剪切模量、體積模量、泊松比、拉美系數，縱、橫波波速及其衰減系數等力學物理參數。

傳統(tǒng)的測量儀器一般是一次實驗僅能測出縱波或一個單向量橫波。首先將待測物體加工成試件，放置在待測位置，施加一定的載荷后，利用縱波振子測得待測物體的縱波，然后調換橫波振子測得橫波；然后將待測物體再轉動90度后，施加相同的壓力，利用兩個不同的振子分別測得縱波和橫波，從而利用分析系統(tǒng)得到揚氏模量、剪切模量、體積模量、泊松比、拉美系數，縱、橫波波速及其衰減系數等力學物理參數。由于金屬材料各向同性，所以在任意一個方向測得的波速可以代表整個待測金屬材料各方向的力學物理參數，使用傳統(tǒng)的測量儀器影響不大；但是對于巖石體或各類非金屬脆性材料來說，這樣分析的結果并不能很好的代表整個待測材料各方向的力學物理參數，且多次實驗也破壞了實驗條件的嚴格一致性。

申請人：西南石油大學在2007年10月23日申請了發(fā)明名稱為“一種巖石縱橫波速測量探頭”的專利申請。在這份專利中申請人提出了一次加載實驗實現巖心的縱波和一個繞曲橫波的測量探頭，但是理論分析與實踐表明僅靠一個橫向繞曲波與縱波尚不能完全滿足巖心全部力學參數的分析要求。

發(fā)明內容

本實用新型目的是提供一種結構簡單，使用效果好，能夠一次加載實驗產生巖心的縱波和兩個不同方向的橫波測量，一致性好的智能超聲橫波縱波綜合測試儀。

本實用新型為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種智能超聲橫波縱波綜合測試儀，包括兩組復合換能器、待測裝置、多通道采集與可視化測試分析裝置，待測裝置相對的兩個側面分別設置一組復合換能器，每組復合換能器與待測裝置之間設置發(fā)射機，每組復合換能器分別通過寬帶放大器、電子衰減器與多通道采集與可視化測試分析裝置連接。

本實用新型的復合換能器包括U型承壓腔體、承壓板、壓縮彈簧、口字型換能器外室、三個振子，U型承壓腔體的開口處設置承壓板，U型承壓腔體內設置口字型換能器外室，口字型換能器外室通過壓縮彈簧與承壓板連接，遠離壓縮彈簧的口字型換能器外室的內壁上均勻布置三個振子，振子上分別連接振子導線。

本實用新型的承壓板上設置至少四個壓力螺栓。

本實用新型的承壓板與U型承壓腔體之間設置O型密封圈。

本實用新型的振子導線與U型承壓腔體之間設置壓力螺栓。每個振子靠近壓縮彈簧的一端分別設置吸收堆。每個振子的周邊設置圓形分隔槽。

本實用新型三個振子其中的兩個振子的靈敏度方向相差90度。

本實用新型采用上述技術方案，與現有技術相比具有如下優(yōu)點：

1、本實用新型可以對巖石等非金屬試件在同一夾持狀態(tài)和同一耦合邊界條件下，對其進行縱波和橫波的測試，并且對其首波振幅的衰減進行量化記錄，為用戶迅速提供試件的“楊氏模量、剪切模量、體積模量、泊松比、拉美系數、縱波速度、橫波速度、縱波衰減系數、橫波衰減系數”等力學參數。

2、本實用新型一體化集成地實現了縱波速度和兩個不同向量的剪切橫波波速的測量探頭及其相關的激勵系統(tǒng)，同時配合與之配套的分析可視化系統(tǒng)，能夠通過一次實驗得到縱波波速、橫波波速及其衰減系數和主要頻率，以及被測巖體的揚氏模量、剪切模量、體積模量、泊松比、拉美系數等力學參數和相應的可視化圖表與波形。能夠一次性產生一個巖心的縱波和兩個不同方向的橫波，實驗一致性好。

3、本實用新型同時配合與之配套的分析可視化系統(tǒng)，不僅能滿足巖體及各類非金屬脆性材料的波動實驗要求而且能以其實時可視化數據與波形的存儲，實現對實驗對象長時間無人值守的連續(xù)測試。

4、本實用新型的三個振子按120度均勻布置，其中兩個按剪切振動模式振動的振子其靈敏度方向相差90度，在一個面上產生兩個不同方向的剪切橫波、縱波振子產生徑向縱波，從而產生三份量波形(X方向、Y方向和Z方向)，結構簡單，使用效果好。

5、本實用新型每個振子的背面有吸收堆，以獲得良好的波形；每個振子強力耐高溫地附著在口字型換能器外室上；每個振子的周邊具有圓形分隔槽，使其獲得獨特的振動邊界條件。增強了獲得波形的強度，使用效果好。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種結構示意圖。

圖2是本實用新型復合換能器的一種結構示意圖。

圖3是圖2的A-A向剖視圖。