专利名称：声学换能器扶正器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及实验室岩样及其它固体试件声学参数测量的声学换能器附加设备，是一种声学换能器扶正器。
背景技术：
在实验室岩样及其它固体试件声学参数测量时一般是采用脉冲透射法，即通过在试样两侧布置一对声学换能器激发和接收声波信号来获得试样的波运动学(声速)和动力学参数(幅度、衰减)。图1为现行声学检测系统示意图，图中A-示波器；B-脉冲信号发生器；C-试样；D-试样夹持器；E-信号传输线；T-接收换能器；R-发射换能器；P-荷载。在测量时，接收换能器T和发射换能器R由试样夹持器D在荷载P作用下压紧在试样C上；脉冲信号发生器B发出信号，示波器A示出接收信号的信息。通常用该方法测得的声速误差在2％-7％，但在测量声幅度(衰减)时，误差可能超过10％。
声幅度(衰减)测量的误差，受几何扩散、探头性质、耦合剂种类和数量、探头两端的荷载差异、涂抹耦合剂、使用试样夹持器等因素影响。另外，由于声学换能器采用的圆片状压电陶瓷晶体在其轴向上具有能量指向角特性，其激发声波的能量主要集中在其轴线周围的有限区域内，当其轴线发生偏移(以下称偏心)时，会对声波动力学参数的测量产生较大的误差。换能器对接时，由于试样端面的直径与换能器晶体的直径不完全一样并且有一定长度，很容易造成换能器偏心并给测量结果带来较大的误差。现行测量系统没有采取也不具备对换能器居中的控制。

发明内容
本实用新型目的是为了提高岩样或其它固体试件的声学参数，尤其是声波幅度或声衰减的测量精度而提供的一种防止声学换能器的偏心声学换能器扶正器。
本实用新型提供以下技术方案声学换能器扶正器由两套筒F组成，每个套筒F一端内孔与发射声学换能器T或接收声学换能器R外经相同；套筒F的另一端内孔与试样C外经相同；以上套筒F两端的孔为同心通孔。
本实用新型还提供以下技术方案每个套筒F的孔内有三道以上的凹槽。
套筒F一端套在发射声学换能器T上，另一端套在试样C上，试样C的另一个与另一套筒F套接，该套筒F的另一端套在套在接收声学换能器R上。
本实用新型在不改变现有声学检测系统前提下，能防止声学换能器的偏心，使声波首波幅度和主振幅均有一定增大，数值更加集中，测量精度有明显提高，平均相对误差从6％下降到2％，效果明显。并且该器件的安装和使用不应影响试样内部声场的分布以及原声学检测系统中其他器件的安装、操作和功效。声学换能器扶正器的使用不受试样长度的限制，声学换能器与试样的接触关系良好并且安装、本实用新型拆卸方便、结构简单、易于制作、成本低廉。
为了实际检验本实用新型的应用效果，在声学实验室进行了实测，并对声学换能器扶正器使用前后的数据进行了对比，结果见下表。
声学换能器扶正器应用前后声学参数测量实验数据统计表声学换能器扶正器应用前 声学换能器扶正器应用后测量次数到时(微首波幅度主频(赫主振幅到时(微秒)首波幅度(伏)主频(赫兹)主振幅(伏)秒)(伏)兹)(伏)1.000 14.9 0.144 312500 0.035 14.90.166 312500 0.0402.000 14.9 0.136 312500 0.033 14.90.170 312500 0.0423.000 14.9 0.139 312500 0.034 14.90.178 312500 0.0434.000 14.9 0.125 312500 0.029 14.90.173 3125000 0.0425.000 14.9 0.134 312500 0.032 14.90.175 312500 0.0426.000 14.9 0.158 312500 0.039 14.90.169 312500 0.043最大值 14.9 0.158 312500 0.039 14.90.178 312500 0.043最小值 14.9 0.125 312500 0.029 14.90.166 312500 0.040平均值 14.9 0.139 312500 0.034 14.90.171 312500 0.042标准差 0 0.111 0 0.003 0 0.004 0 0.001平均相对误差 0 0.060 0.070 0.02 0 0.02
本实用新型附图说明如下图1为现行声学检测系统示意图；图2为声学换能器扶正器套筒示意图；图3为声学换能器扶正器套筒侧视图。
实施例以下结合实施例如下本实用新型主要解决方案是防止声学换能器的偏心，以减小乃至消除声学换能器偏心给声学检测结果带来的误差。
声学换能器扶正器由两套筒F组成，每个套筒F一端内孔与发射声学换能器T或接收声学换能器R外经相同；套筒F的另一端内孔与试样C外经相同；以上套筒F两端的孔为同心通孔，可以保证试样和声学换能器的中轴线在一条直线上，避免了声学换能器的偏心。
使用时将套筒一端套在发射声学换能器T上，另一端套在试样C上，试样C的另一个与另一套筒套接，该套筒的另一端套在套在接收声学换能器R上。由它们将试样和声学换能器嵌和成一个同心整体，从而实现对声学换能器偏心的控制。
在每个套筒F的孔内有三道以上的凹槽，本实施例为4个，也可以是6个，通过这些小槽来削弱从扶正器表面反射的回波，以免对固体试样内部的声场分布产生影响。
对不同外径的试样和声学换能器，套筒F内径需要调整。如对直径为3.81cm的原柱体试样，相对的套筒内径可以是3.82cm-4.0cm。套筒材料可以使用金属和一定硬度的非金属材料，如有机玻璃、铝合金、工程塑料(聚四氟乙烯、聚砜等型材)，在车床上加工制成完全相同的两个组件，将声学换能器和试样嵌合为一体，然后一起放入现有声学检测系统的加持器并加荷载即可。
权利要求1.一种声学换能器扶正器，由两套筒(F)组成，其特征在于每个套筒(F)一端内孔与发射声学换能器(T)或接收声学换能器(R)外经相同；套筒的(F)另一端内孔与试样(C)外经相同；以上套筒(F)两端的孔为同心通孔。
2.根据权利要求1所述的声学换能器扶正器，其特征在于每个套筒(F)的孔内有三道以上的凹槽。
3.根据权利要求1所述的声学换能器扶正器，其特征在于一个套筒一端套在发射声学换能器(T)上，另一端套在试样(C)上，试样(C)的另一个与另一套筒套接，该套筒的另一端套在套在接收声学换能器(R)上。
专利摘要本实用新型是实验室岩样及固体试件声学测量的声学换能器扶正器，由两套筒组成，每个套筒一端内孔与发射声学换能器(T)或接收声学换能器(R)外经相同，套筒的另一端内孔与试样(C)外经相同，以上套筒两端的孔为同心通孔。本实用新型不改变现有声学检测系统，能防止声学换能器偏心，使声波首波幅度和主振幅增大，测量精度提高，平均相对误差从6％下降到2％。声学换能器扶正器的使用不受试样长度的限制且安装、本实用新型拆卸方便、结构简单、易于制作、成本低廉。
文档编号G01H5/00GK2624188SQ0324466
公开日2004年7月7日 申请日期2003年4月15日 优先权日2003年4月15日
发明者韩学辉, 楚泽涵, 梁正中, 刘菲菲 申请人:石油大学(北京)