專利名稱：利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用超聲波測(cè)量鉆孔(井、槽)壁垂直度的超聲波多方向傳感器。
背景技術(shù)：
目前在城市建設(shè)和重大工程建設(shè)(比如高層建筑、大型橋梁等)中，往往需要對(duì)地基進(jìn)行加固，一種加工方法就是采取鉆孔灌注樁；在某些地區(qū)的城市地鐵建設(shè)中需要首先開挖比較深的槽，用來建造地下連續(xù)墻。無論是鉆孔還是深槽，在施工過程中很難保證一定垂直，這就需要檢測(cè)鉆孔(井、槽)壁的垂直度。目前常用的檢測(cè)方法是用超聲波傳感器。絞車將超聲波傳感器從鉆孔(井、槽)口以一定的速度吊放下去，或者從井底起吊到井口，通過超聲波傳感器不斷地向鉆孔(井、槽)壁發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)，并接收返回信號(hào)來測(cè)量井壁信息，檢測(cè)鉆孔(井、槽)壁的垂直度或者鉆孔(井、槽)壁的剖面線，從而達(dá)到對(duì)鉆孔(井、槽)壁的測(cè)量目的。顯然超聲波傳感器的性能及其它的外型都是影響測(cè)量的關(guān)鍵因素。
目前市場(chǎng)上常見的超聲波鉆孔測(cè)量用的傳感器是圓柱形或方型。園柱型傳感器徑向阻力小、姿態(tài)穩(wěn)定性差。方型傳感器具有一定的徑向阻力，對(duì)穩(wěn)定性有一定的作用。但是還不夠理想。
我們知道，測(cè)量鉆孔(井、槽)壁的垂直度的一個(gè)前提條件是傳感器作為一個(gè)參考中心，要求始終保持在一條垂線上，傳感器相對(duì)方位保持不變。由于起吊傳感器的絞車的鋼絲繩的扭力的作用，傳感器總會(huì)受到這種力的影響。如何減少甚至消除它的影響除了絞車設(shè)計(jì)方面的考慮外傳感器的外型設(shè)計(jì)也非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有超聲波傳感器外型的結(jié)構(gòu)所帶來的缺陷，從而提供一種改進(jìn)傳感器的外型來增加傳感器在徑向的阻力，以削弱由于絞車鋼絲繩的轉(zhuǎn)動(dòng)引起傳感器姿態(tài)的變動(dòng)，保證傳感器姿態(tài)在水平面上的相對(duì)穩(wěn)定的、利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器。
本實(shí)用新型提供的利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器，包括一超聲波換能器5，其特征在于還包括一根方柱4，和N塊擋板2(或稱為阻尼板)；所述的方柱4上半部分為圓柱，在方柱4的四個(gè)側(cè)面分別開一圓孔8，所述的四個(gè)圓孔8正交，在每一個(gè)所述的圓孔8內(nèi)安裝一個(gè)所述的超聲波換能器5；所述擋板2的一側(cè)邊沿園柱的外壁垂直固定在其上，其位置分別與方柱4一致；擋板2的長(zhǎng)度和圓柱部分長(zhǎng)度相同，寬度以不超出圓柱的下半部分方柱4的外邊緣。
在上述的技術(shù)方案中，還包括一提升支架3，用4個(gè)固定螺絲7將所述的提升支架3安裝在傳感器上，用于和其它提升裝置的連接。
在上述的技術(shù)方案中，所述的園柱的直徑與方柱4的邊長(zhǎng)相同為好，也可以適當(dāng)小一些。
在上述的技術(shù)方案中，所述的擋板2為不銹鋼或其它耐腐蝕材料制成長(zhǎng)方形狀的板，其中N塊擋板為2塊以上，優(yōu)選為4塊。
在上述的技術(shù)方案中，所述的N塊擋板均勻分布安裝在方柱4的圓柱部分的周圍；就阻尼效果而言均勻分布更好。
在上述的技術(shù)方案中，還可以在制作好的四方向傳感器的上蓋上，設(shè)置電纜出線孔6，用于將傳感器的其他測(cè)量或者控制設(shè)備與本傳感器的連接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型的利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器，是在傳感器的圓柱體外側(cè)的任意方向，特別是在四個(gè)方向上增加四個(gè)相互正交的擋板，用于增加阻尼，有絞車鋼絲繩的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給傳感器的扭力會(huì)被阻力板的阻力抵消一部分或者全部，合理的設(shè)計(jì)阻力板的形狀、大小等尺寸就可以完全消除由鋼絲繩傳遞來的扭力，從而保持傳感器在水平面上的相對(duì)穩(wěn)定。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。


圖1a現(xiàn)有圓形傳感器外型示意圖圖1b現(xiàn)有方型傳感器外型示意圖圖2本實(shí)用新型的傳感器俯視圖圖3a本實(shí)用新型的傳感器結(jié)構(gòu)的正面示意圖圖3b本實(shí)用新型的傳感器結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖圖3c本實(shí)用新型的傳感器結(jié)構(gòu)俯視圖圖4本實(shí)用新型的傳感器外形三維示意圖圖面說明如下1-圓形傳感器 2-檔板 3-提升架 4-方柱5-超聲波換能器6-電纜出孔 7-固定螺絲8-圓孔具體實(shí)施方式
參考圖2和圖3a-圖3c，制作一利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的四方向傳感器。
取一段不銹鋼方柱4，在方柱4的下半部分的四個(gè)面上分別挖出一個(gè)園孔8，選取四個(gè)UDM100超聲波換能器5，分別將UDM100超聲波換能器5鑲嵌到這四個(gè)園孔8中；將方柱4的上半部分加工成園柱，園柱的直徑與方柱4的邊長(zhǎng)相同為好，也可以適當(dāng)小一些。用不銹鋼或其它耐腐蝕材料制成長(zhǎng)方形狀的檔板2，共計(jì)4塊，將4塊檔板2分別沿園柱的外壁垂直固定在其上，其位置分別與方柱的四個(gè)頂角一致；4塊檔板2之間的距離相等。
在上述實(shí)施例制作的四方向傳感器，還包括一提升支架3，然后取固定螺絲7將提升支架3安裝在4個(gè)超聲波換能器5上，用于和其它提升裝置的連接。
或者還可以在制作好的四方向傳感器的上蓋上，設(shè)置電纜出線孔6，用于將傳感器的其他測(cè)量或者控制設(shè)備與本傳感器的連接。
安裝好的本實(shí)用新型的傳感器外形三維示意圖如圖4所示。
本實(shí)施例的利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器，是在傳感器的圓柱體外側(cè)的任意方向，特別是在四個(gè)方向上增加四個(gè)相互正交的擋板，用于增加阻尼，克服已有圓形傳感器(如圖1a所示的現(xiàn)有圓形傳感器1)徑向阻力小、姿態(tài)穩(wěn)定性差的缺陷；同時(shí)也克服了已有方型傳感器(如圖1b所示的現(xiàn)有方型形傳感器)具有一定的徑向阻力，對(duì)穩(wěn)定性有一定的作用，但是還不夠理想的不足。合理的設(shè)計(jì)阻力板的形狀、大小等尺寸就可以完全消除由鋼絲繩傳遞來的扭力，從而保持傳感器在水平面上的相對(duì)穩(wěn)定，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
權(quán)利要求1.一種利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器，包括一超聲波換能器(5)，其特征在于還包括一根方柱(4)，和N塊擋板(2)；所述的方柱(4)上半部分為圓柱，在方柱(4)的四個(gè)側(cè)面分別開一圓孔(8)，所述的四個(gè)圓孔(8)正交，在每一個(gè)所述的圓孔(8)內(nèi)安裝一個(gè)所述的超聲波換能器(5)；所述擋板(2)的一側(cè)邊沿園柱的外壁垂直固定在其上，其位置分別與方柱(4)一致；該擋板(2)的長(zhǎng)度和圓柱部分長(zhǎng)度相同，寬度以不超出圓柱的下半部分方柱(4)的外邊緣。
2.按權(quán)利要求1所述的利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器，其特征在于還包括一提升支架(3)，用4個(gè)固定螺絲(7)將所述的提升支架(3)安裝在傳感器上。
3.按權(quán)利要求1所述的利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器，其特征在于所述的園柱的直徑與方柱的邊長(zhǎng)相同，或者小于方柱的邊長(zhǎng)。
4.按權(quán)利要求1所述的利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器，其特征在于所述的擋板為不銹鋼或耐腐蝕材料制成長(zhǎng)方形狀的板，其中N塊擋板為2塊以上。
5.按權(quán)利要求1所述的利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器，其特征在于所述的N塊擋板均勻分布安裝在圓柱型傳感器的周圍。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用超聲波測(cè)量鉆孔壁的多方向傳感器，包括一圓形換能器，其特征在于還包括一根方柱，和N塊擋板；所述的方柱上半部分為圓柱，在方柱的四個(gè)側(cè)面分別開一圓孔，所述的四個(gè)圓孔正交，在每一個(gè)所述的圓孔內(nèi)安裝一個(gè)所述的圓形換能器；所述擋板的一側(cè)邊沿園柱的外壁垂直固定在其上，其位置分別與方柱的四個(gè)頂角一致；擋板的長(zhǎng)度和圓柱部分長(zhǎng)度相同，寬度以不超出圓柱的下半部分方柱的外邊緣。該多方向傳感器合理的設(shè)計(jì)阻力板的形狀、大小等尺寸，可以完全消除由鋼絲繩傳遞來的扭力，從而保持傳感器在水平面上的相對(duì)穩(wěn)定。
文檔編號(hào)E21B47/022GK2918729SQ20062012400
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者王潤(rùn)田, 鄭玉龍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所