[發(fā)明專利]一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測量的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410171101.5
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103954690A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 楊春和;李浩然
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/14
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

1.一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測量的方法，其步驟是：

A、在巖石樣本的兩端放置聲波壓頭，第一空腔密封壓頭用來發(fā)射高壓聲波信號脈沖，第二空腔密封壓頭用來接收信號脈沖；兩個壓頭的導線轉出口垂直方向上一致，信號發(fā)射端的橫波探頭與信號接收端的橫波探頭縱向相對，信號發(fā)射端的縱波探頭與信號接收端的縱波探頭縱向相對，第一空腔密封壓頭與壓力機三軸室底盤內(nèi)端口相連，相應通道的端口外部與PC機中高壓信號發(fā)射卡端口相連；第二空腔密封壓頭與壓力機三軸室底盤內(nèi)端口相連，相應通道的端口外部與PC機中聲波信號接收卡端口相連；

B、固定聲發(fā)射接收探頭的位置：在巖石試樣的外部布置聲發(fā)射接收探頭，利用箍緊彈簧固定好聲發(fā)射探頭的位置，實現(xiàn)聲發(fā)射接收探頭的三維空間分布，在聲發(fā)射接收探頭與巖石樣本的接觸位置涂抹耦合劑，將聲發(fā)射接收探頭連接壓力機三軸室底盤內(nèi)端口，相應通道的端口外部與PC機中聲發(fā)射接收卡端口相連；

C、啟動高壓信號發(fā)射卡控制軟件，設置高壓脈沖信號的發(fā)射時間間隔和發(fā)射周期，啟動聲波與聲發(fā)射信號接收軟件，啟動巖石壓力機對巖樣進行壓力加載，加載過程中，實時采集存儲巖石的聲波和聲發(fā)射信號，直到巖樣破壞；

D、對采集信號的后處理：通過采集與處理軟件對所采集的聲波、聲發(fā)射信號進行篩分識別，通過對波形數(shù)據(jù)的判讀，得到加載過程中巖石橫波波速、縱波波速的變化信息；過濾聲波信號對聲發(fā)射接收信號的干擾，得到巖石的聲發(fā)射事件的位置、數(shù)量。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測量的方法，其特征在于：所述的步驟C，其步驟是：

a、在試驗過程中，啟動高壓信號發(fā)射卡控制軟件，設置每組發(fā)射的高壓信號數(shù)量，激發(fā)時間間隔ΔT1，激發(fā)時間周期T：上一組最后一個信號與下一組第一個信號的事件間隔；然后啟動巖石壓力機和聲波與聲發(fā)射接收軟件，采集整個試驗過程中的聲波和聲發(fā)射信號；

b、記錄信號發(fā)射端發(fā)射的第一個高壓聲波脈沖信號時間t1，信號發(fā)射端的聲波探頭將會發(fā)射高壓超聲波，經(jīng)過時間ΔT2后，信號接收端中與之對應的接收探頭將會接收到超聲波信號，利用兩個探頭之間的距離除以ΔT2，得到巖樣的縱波波速V1；

c、第一個激發(fā)探頭（1-1a）發(fā)射信號后，經(jīng)過ΔT1時間，信號發(fā)射端中的第二個探頭（1-2a）自動發(fā)射超聲波信號，經(jīng)過ΔT3時間后，與之對應的接收探頭（1-2b）收到信號,記錄下時間ΔT3，利用探頭的距離和傳播時間ΔT3，求得巖樣的橫波波速V2；

d、第二個激發(fā)探頭（1-2a）發(fā)射信號后，經(jīng)過ΔT1時間，信號發(fā)射端中的第三個探頭（1-3a）自動發(fā)射超聲波信號，經(jīng)過時間ΔT4后，與之對應的接收探頭（1-3b）收到信號，記錄下時間ΔT4，利用探頭的距離和傳播時間ΔT4，求得巖樣的橫波波速V3；

e、以時間周期T重復步驟b、步驟d直到試驗結束，通過對采集到的聲波數(shù)據(jù)進行處理，得到加載過程中的巖樣的縱波波速變化特征、橫波波速變化特征；

f、過濾聲波信號對聲發(fā)射信息的影響，處理得到巖石的聲發(fā)射數(shù)量變化與聲發(fā)射點定位圖。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測量的方法，其特征在于：所述的步驟f，其步驟是：

（1）確定聲波信號的發(fā)生時間：第一組聲波信號的起始時間為t1，每組發(fā)射三個聲波信號，每個信號之間的間隔時間為ΔT1，發(fā)射一組聲波信號所用的時間為2ΔT1，第一組聲波信號的發(fā)生時間區(qū)間為：t1，t1+2ΔT1，每組聲波信號的發(fā)射周期為T,第二組聲波信號的發(fā)生時間為：t1+2ΔT1+T，t1+4ΔT1+T，第三組聲波信號的發(fā)生時間為：t1+4ΔT1+2T，t1+6ΔT1+2T；

（2）過濾聲波信號對聲發(fā)射信號的影響：在所有聲發(fā)射通道采集的數(shù)據(jù)中，過濾掉時間區(qū)間在：t1+2(n-1)ΔT1+(n-1)T，t1+2nΔT1+(n-1)T的數(shù)據(jù)信息，得到的數(shù)據(jù)信息全部來自巖石的聲發(fā)射。