聲波測試耦合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是涉及巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的測試及分析領(lǐng)域中的鉆孔聲波測試設(shè)備，具體是指一種聲波測試耦合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工程建設(shè)的復雜程度和對工程地質(zhì)要求的提高，我們往往需要測試工程場地的巖土的結(jié)構(gòu)狀況和力學特性，以便對重大巖土工程設(shè)計、建設(shè)及其對環(huán)境影響進行評估和決策。
[0003]目前，利用聲波測試對巖土工程做定量化研宄，具體是以電磁激振的方法通過聲波發(fā)射換能器向介質(zhì)(如:巖石、巖體，混凝土結(jié)構(gòu)等)發(fā)射聲波，同時在一定的空間距離上通過聲波接收換能器接收介質(zhì)物理特性調(diào)制后的聲波。通過觀測和分析聲波在該場地介質(zhì)中的傳播速度、振幅、頻率等聲學參數(shù)，分析得出介質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和狀況，為巖土工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。聲波測試實用性強，完全不破壞工程結(jié)構(gòu)，在建設(shè)工程中使用廣泛，檢測技術(shù)先進，檢測儀器普遍。
[0004]但是，現(xiàn)有的聲波測試裝置也存在一定問題，特別是聲波測試中，必須保證發(fā)射探頭和接收探頭必須同時與孔壁直接或者通過特定介質(zhì)間接耦合良好；這使得聲波測試技術(shù)在巖土勘測中的應(yīng)用中受到限制，給解決工程問題帶來諸多不便。
[0005]目前工程勘查中，經(jīng)常采用的方式是對待測區(qū)域鉆孔然后在鉆孔中注水，再使用聲波探頭等裝置進行聲波測試。但是，鉆孔中的水往往滲漏嚴重，從而造成鉆孔無法充滿水，需要不斷往鉆孔中注水以保證測試，導致水消耗量大，往往使用不便。某些鉆孔底部甚至在不斷注水時也無法充滿水，無法進行聲波測試。
[0006]此外，還可以使用乳膠囊緊貼孔壁，往乳膠囊中注水進行耦合的方法(如專利CN2414417Y)。但是，這種方法對充水時的壓力控制要求較高，壓力過小則無法將水槽中的水壓入乳膠囊中，壓力過大則可能造成乳膠囊過度膨脹而泄露。更為重要的是，聲波從發(fā)射換能器到接收換能器的傳播過程中還需通過乳膠囊，聲波能量損耗大，測試誤差大。
[0007]除了鉆孔后注水測試外，還可以直接對干孔做測試，如干孔探頭貼壁裝置(專利CN202649477U)無需通過水與孔壁耦合，而是通過聲波發(fā)射探頭和聲波接收探頭緊貼孔壁，孔壁直接作為聲波傳播的介質(zhì)，擴大了適用范圍。但是該裝置制作較為復雜，造價較高同時難以完全保證探頭和孔壁間的緊密接觸。
[0008]類似的，還有發(fā)明《一種聲波全方位測試干孔探頭的耦合裝置》(申請?zhí)?01410523153.4)提出的將儲水器和耦合氣囊以密封件連接，向氣囊內(nèi)充氣以擠壓儲水器中的水，通過過水孔進入耦合氣囊中與聲波探頭耦合，給聲波測試帶來一定便利。但是，使用氣囊耦合時獲得的耦合性較差，對真實測試數(shù)據(jù)有較大的影響，而且耦合氣囊中有空氣干擾，無法保證水與聲波探頭實現(xiàn)良好耦合，對測試效果產(chǎn)生較大影響，無法保證其測試結(jié)果的真實性和準確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型的目的是:針對上述現(xiàn)有問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的新型的聲波測試耦合裝置，以保證所測得數(shù)據(jù)真實可信，檢測結(jié)果準確無誤。
[0010]本實用新型的目的是通過如下措施來達到的:聲波測試耦合裝置包括至少一個聲波發(fā)射換能器、至少一個中部聲波接收換能器和至少一個底部聲波接收換能器；所述的聲波發(fā)射換能器設(shè)置在頂部鋼圈上朝向底部鋼圈一側(cè)；所述的底部聲波接收換能器設(shè)置在底部鋼圈上朝向頂部鋼圈一側(cè)；所述的中部聲波接收換能器設(shè)置在聲波發(fā)射換能器和底部聲波接收換能器之間；聲波發(fā)射換能器、中部聲波接收換能器和底部聲波接收換能器，相鄰兩兩之間設(shè)置有連接電纜和固定用的承重連接件；所述頂部鋼圈上未設(shè)置聲波發(fā)射換能器的一側(cè)上設(shè)置有設(shè)備連接線束；
[0011]沿所述的底部鋼圈的外周圍設(shè)置有底部氣囊；所述的底部鋼圈軸向上貫穿設(shè)置有底部連接氣管；所述底部連接氣管連通氣泵和底部氣囊；
[0012]沿所述的頂部鋼圈的外周圍設(shè)置有頂部氣囊；頂部鋼圈軸向上貫穿設(shè)置有底部連接氣管、頂部連接氣管、進水管、上部排氣管；其中，頂部連接氣管連通氣泵和頂部氣囊；底部連接氣管連通氣泵和底部氣囊充氣；進水管連接水泵。
[0013]在頂部鋼圈上沿軸向上貫穿設(shè)置有下部排氣管；所述的下部排氣管為可拆卸式且長度可調(diào)。
[0014]在上述設(shè)計方案中，底部連接氣管和頂部連接氣管均使用外徑6?10毫米的鋼制壓力管；進水管、上部排氣管和下部排氣管采用外徑10?25毫米的鋼制承壓管。
[0015]在上述設(shè)計方案中，所述的頂部鋼圈和底部鋼圈均為圓柱形不銹鋼制結(jié)構(gòu)，沿頂部鋼圈的外側(cè)圓柱面的中部徑向開有凹槽以安裝頂部氣囊；所述頂部氣囊的外側(cè)弧面突出于頂部鋼圈外周圍表面；沿底部鋼圈的外側(cè)圓柱面的中部徑向開有凹槽以安裝底部氣囊；所述底部氣囊的外側(cè)弧面突出于底部鋼圈外周圍表面。
[0016]在上述設(shè)計方案中，頂部氣囊和底部氣囊均為彈性材質(zhì)。
[0017]在上述設(shè)計方案中，所述的中部聲波接收換能器和聲波發(fā)射換能器之間間距LI> 20厘米；所述的中部聲波接收換能器和底部聲波接收換能器之間間距L2 > 20厘米；而且，中部聲波接收換能器的設(shè)置在:底部聲波接收換能器和聲波發(fā)射換能器之間的1/4?3/4處，即1/3 < L1/L2 < 3 ;所述的底部聲波接收換能器和聲波發(fā)射換能器之間的距離為在0.5?2米范圍內(nèi)，即0.5米< L1+L2 < 2米。
[0018]本實用新型所設(shè)計的測試裝置與現(xiàn)有的技術(shù)裝置相比，最大的優(yōu)點在于通過底部和頂部的兩個氣囊與孔壁緊貼，創(chuàng)造了封閉式小空間，局部水環(huán)境所需要的水很少。聲波發(fā)射換能器及接收器與孔壁直接通過水耦合，能量傳遞損失極小，保證了聲波的良好耦合和環(huán)形發(fā)射、環(huán)形接收的特性，從而實現(xiàn)測試結(jié)果準確可信。而且，在同一探孔內(nèi)的每個測試點的用水可以接著下個測試點使用，水量損耗小。
[0019]本實用新型適用廣，用水量極少，使用簡便，可應(yīng)用于干空和有水孔的的測試，是一種使用更廣泛，操作更便捷，測試結(jié)果更準確的巖土聲波測試耦合系統(tǒng)裝置。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型聲波測試耦合裝置用于探孔向下時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為聲波測試耦合裝置和氣泵相連的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是圖1中A-A處的剖面圖。
[0023]圖4是聲波測試耦合裝置用于探孔向上時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:頂部鋼圈1，聲波發(fā)射換能器2，中部聲波接收換能器3，底部聲波接收換能器4，底部鋼圈5，頂部氣囊6，底部氣囊7，連接電纜8，承重連接件9，設(shè)備連接線束10，頂部連接氣管11，底部連接氣管12，進水管13，上部排氣管14，下部排氣管15，頂部氣囊閥門16，底部氣囊閥門17，氣泵18。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的實施情況，但它們不構(gòu)成對本實用新型的限定，僅作舉例而已。同時通過和具體實施對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0026]如圖1?4所示，本實用新型的聲波測試耦合裝置，包括至少一個聲波發(fā)射換能器2、至少一個中部聲波接收換能器3、至少一個底部聲波接收換能器4、一個帶有頂部氣囊6的頂部鋼圈I和一個帶有底部氣囊7的底部鋼圈5。所述的聲波發(fā)射換能器2設(shè)置在頂部鋼圈I上朝向底部鋼圈5 —側(cè)；所述的底部聲波接收換能器4設(shè)置在底部鋼圈5上朝向頂部鋼圈I 一側(cè)；所述的中部聲波接收換能器3設(shè)置在聲波發(fā)射換能器2和底部聲波接收換能器4之間。聲波發(fā)