[實用新型]一種巖石物理超聲實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720108678.0
• 申請日: 2017-02-06
• 公開（公告）號: CN206497086U
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡濤;趙震宇;裴茂林;俞林剛;劉靂
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江西省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G01N29/28
• 分類號: G01N29/28;G05D15/01
• 代理公司: 南昌市平凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所36122
• 代理人: 姚伯川

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種巖石物理超聲實驗裝置，屬超聲波應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

巖石物理超聲實驗是巖石物理學(xué)科測量巖石物理特性的一種基本實驗手段。當超聲波經(jīng)過被測巖樣時，它的波速、波幅、波形及頻譜等聲學(xué)參數(shù)會發(fā)生變化，通過對比超聲波經(jīng)過被測巖樣前后的波形變化，可以間接的獲取巖石介質(zhì)的物理力學(xué)特性。超聲換能器是超聲實驗裝置的重要組成部分，它能將聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號，也可以將高頻電脈沖轉(zhuǎn)換成超聲聲波信號。在進行巖石物理超聲實驗時，選用一對主頻一致的超聲換能器，一個作為超聲發(fā)射換能器，另一個作為超聲接收換能器，分別通過耦合劑與巖石樣品耦合接觸。

傳統(tǒng)的測試方法是靠人工手動測試，即每只手控制一個超聲換能器，使其與被測巖樣接觸良好。人工手動測試時，不能保證重復(fù)測試時換能器與被測巖樣的耦合程度一致，此外用手控制換能器會出現(xiàn)抖動干擾，用力方向與被測巖樣表面不垂直等都會造成多次測量的條件不一致。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，針對人工手動測試巖樣時，不能保證多次測量實驗條件一致的問題，本實用新型提出一種巖石物理超聲實驗裝置，該裝置不需要手動控制換能器，能夠消除人為干擾因數(shù)，使實驗條件的一致性更好。

本實用新型的技術(shù)方案是，一種巖石物理超聲實驗裝置，包括超聲發(fā)射換能器、超聲接收換能器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、彈簧、超聲發(fā)射儀、示波器、步進電機、單片機和PC機。

超聲發(fā)射換能器的一端和超聲接收換能器的一端分別正對接觸被測巖樣相向的兩端；超聲發(fā)射換能器的另一端連接第一壓力傳感器；超聲接收換能器的另一端連接第二壓力傳感器；第二壓力傳感器的另一端緊靠墻面；第一壓力傳感器的另一端通過彈簧連接步進電機；超聲發(fā)射儀的一個輸出端連接超聲發(fā)射換能器，另一輸出端連接示波器；超聲接收換能器的一輸出端連接示波器的輸入端口；單片機控制步進電機的動作，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器的輸出端連接單片機的輸入接口；單片機與PC機通過串口連接；PC機與示波器通過USB通信接口互聯(lián)。

所述超聲發(fā)射儀產(chǎn)生100V的窄脈沖信號。

所述超聲發(fā)射換能器將電信號轉(zhuǎn)換成超聲信號發(fā)出，超聲接收換能器將接收到的超聲信號轉(zhuǎn)換成電信號送到示波器顯示，示波器使用來自超聲發(fā)射儀輸出的同步信號，作為外部觸發(fā)信號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：該裝置采用步進電機和壓力傳感器來控制換能器與測試樣品之間的耦合程度，保證了實驗條件的一致性，大大降低了人為因素的干擾；該裝置具有一定的自動化功能，不再需要實驗人員的雙手參與控制換能器與被測巖樣的耦合程度，減輕了實驗人員的工作強度，降低了實驗難度。

附圖說明

圖1為本實用新型一種巖石物理超聲實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1是超聲發(fā)射換能器；2是超聲接收換能器；3是第一壓力傳感器；4是第二壓力傳感器；5是彈簧；6是超聲發(fā)射儀；7是示波器；8是步進電機動；9是單片機；10是PC機；11是被測巖樣。

具體實施方式

本實用新型的具體實施方式如圖1所示。

本實施例一種巖石物理超聲實驗裝置，包括超聲發(fā)射換能器1、超聲接收換能器2、第一壓力傳感器3、第二壓力傳感器4、彈簧5、超聲發(fā)射儀6、示波器7、步進電機8、單片機9和PC機10。

超聲發(fā)射換能器1的一端和超聲接收換能器2的一端分別接觸被測巖樣11相對的兩端面；超聲發(fā)射換能器1的另一端連接第一壓力傳感器3；超聲接收換能器2的另一端連接第二壓力傳感器4；第二壓力傳感器4的另一端緊靠墻面；第一壓力傳感器3的另一端通過彈簧連接步進電機8；超聲發(fā)射儀6的一個輸出端連接超聲發(fā)射換能器1，另一輸出端連接示波器7；超聲接收換能器2的一輸出端連接示波器7的輸入端口；單片機9控制步進電機8的動作，第一壓力傳感器3和第二壓力傳感器4的輸出端連接單片機9的輸入接口；單片機9與PC機10通過串口連接；PC機10與示波器7通過USB通信接口互聯(lián)。

本實施例實驗裝置的工作步驟如下：

步驟一：給超聲發(fā)射換能器和超聲接收換能器涂上耦合劑，調(diào)整被測樣品的位置，使被測面正對換能器。

步驟二：在PC機10端給壓力傳感器設(shè)定一個目標值，通過串口通信端口發(fā)送到單片機9中，單片機9根據(jù)PC機10設(shè)定的壓力值，控制步進電機8轉(zhuǎn)動。

步驟三：第一壓力傳感器3和第二壓力傳感器4將壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號，單片機9實時讀取第一壓力傳感器3和第二壓力傳感器4輸出的反映換能器與被測巖樣11耦合程度的電信號。