专利名称：干孔及有水孔双用声波测试探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量岩体结构的(超)声波探头，特别是一种既适于干孔又适于有水孔的双用超声波测试探头。
目前为了测量岩土的结构状况和力学特性，在钻孔中必须注水后才能使用(超)声波探头。但有的钻孔由于渗漏严重，存不住水。对于无水的钻孔，就无法进行正常的超声波测试。普通水式探头的最大缺点是必须要有水源，因而使用不便。该技术难题在工程勘察中长期未获解决。目前虽有使用充气囊使探头贴壁的方法，但超声波能量损耗太大，且破坏了超声波环形发射和环形接收的特性，几乎无法进行正常测试。
本实用新型的目的是要克服现有技术的上述困难，提供一种既适于干孔，又适于有水孔的双用(超)声波测试探头，只需使用极少量水即可。
本实用新型的解决方案包括常规探测使用的声波发射探头和接收探头及电缆线等，其特征是声波发射器和声波接收器外包覆有弹性胶囊水套；在胶囊水套下部联有向其提供压力水的水槽；水槽内设置膨胀气囊，与压缩空气源相连。
上述的声波发射和接收器可以是超声波换能器。
上述的弹性胶囊水套可以具有膨大段和细颈段。
穿过上述的声波发射和接收器可以设置通过压缩空气的连接软管。
上述的连接软管与声波发射和接收器可以采用螺纹联接。
上述弹性胶囊水套上部可设置接头组件箱，该组件箱上部与压缩空气源相连，下部与声波发射器螺纹联接。
上述的水槽与声波接收器、弹性胶囊水套可采用螺纹联接。
上述声波测试探头所用的连接电缆采用密封引出。
上述的弹性胶囊水套可由乳胶或橡胶等材料制成。
以下结合附图详细描述本实用新型的两种实施例。


图1是单孔带胶囊水套探头的超声波测试原理图。
图2是跨孔带胶囊水套探头的超声波测试原理图。
图3是单孔带胶囊水套的超声波测试探头结构示意图。
图4是跨孔带胶囊水套的超声波测试探头结构示意图。
图1是单孔一发双收测试法。图2是跨孔测试法。均属传统测试方法。所用设备包括声波仪1、连接电缆2、声波发射器5，声波接收器6、7等，下端连结水槽10。
参见图3，单孔超声波测试探头包括超声波发射换能器5，超声波接收换能器6、7和限位钢线等。限位钢线用于保证探头各换能器之间的距离，因属现有技术，图中未画出。声波仪l通过连接电缆2与各换能器相连。本探头的特点是，在超声波发射和接收换能器5、6、7外包覆有一个弹性胶囊水套8。当水套内充入压力水后，胶囊就会胀大，并与井壁13紧密相贴。胶囊水套8在三个换能器处为膨大段82，中间通过细颈段81相互串联，形成糖葫芦状。在胶囊水套8下方联有一个向其供水的水槽10。水槽内装有膨胀气囊12。当压缩空气进入气囊12后，使气囊胀大，即可将水槽10内的水压入上部的胶囊水套8内，从而使胶囊水套8膨胀，直至与井壁紧密贴合。在水套内穿过换能器5、6、7的中心孔设置连接软管9，压缩空气经软管9及气道ll进入水槽的膨胀气囊12。为便于拆卸，软管9与换能器5、6、7的联接可采用纹或活接头型式。为便于接线和拆装，在胶囊水套8上方设置接头组件箱4。接头组件箱4内装有连接电缆线等，并有通过气流的作用。该组件箱上部与压缩空气管道3相连，下部与发射换能器5、胶囊水套8螺纹联接。同样水槽10与声波接收换能器7、胶囊水套8也采用螺纹联接。
压缩空气经管道3进入接头组件箱4，再经连接软管9和气道11进入膨胀气囊12。声波仪1通过连接电缆2分别与三个换能器5、6、7相连。电缆2应采用气密接头密封引出。
测试时，将探头放入钻孔中待测区段，用手动打气筒或压缩机经气道向膨胀气囊12充气。这样，通过地面操作即可将探头底部水槽中的水压入胶囊水套8中，使换能器处于局部水环境中。当测试完成后，放掉压缩空气，膨胀气囊收缩，水套内的水又流回水槽，探头缩小即能自由出入孔中，完成下一步测试。
弹性胶囊水套8和膨胀气囊12可由乳胶、橡胶或塑料等材料制成。但最好采用弹性良好的乳胶制做。
参见图4，在跨孔(双孔)测量时，发射换能器5和接收换能器7的水套结构相同，并与单孔测量时基本相同。仅在于换能器的数目为一个，水套较短。使用时发射换能器5和接收换能器7分别置于两个钻孔内，并与声波仪1相连。
如需测有水孔时，只要拆去水套8及水槽12即可进行常规的有水孔测试，故称双用探头。
将上述的超声波发射和接收换能器改为声波发射和接收器也同样可以使用，具有类似的效果。
本带水套的声波探头与普通声波探头的工作原理相同，不赘述。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点1、只需极少量水就能使探头换能器处于局部水环境中。探头水套在水压作用下充分膨胀，紧贴孔壁。由于探头水套的膨胀性、延展性及填充性极好，且带压膨胀，故换能器与孔壁间可通过水耦合，能量传递损失极小，保证了(超)声波的良好耦合和环形发射、环形接收的特性，从而实现准确测试。
2、既可以进行干孔测试，也可进行有水孔测试。一物两用，装卸方便，测试费用低。
3、探头采用组装式结构，使包括换能器在内的所有部件均易于更换，便于维修。探头与线缆异体，易于存放、携带和运输。
4、使用方便，用气筒即可进行操作，不受地形、气候条件的限制。
权利要求1.干孔及有水孔双用声波测试探头，包括声波发射器(5)、声波接收器(6、7)和连接电缆(2)，其特征在于所说的声波发射器(5)和声波接收器(6、7)外包覆有弹性胶囊水套(8)；在胶囊水套(8)下部联有向其提供压力水的水槽(10)；水槽内设置膨胀气囊(12)，与压缩空气源相连。
2.如权利要求1所述的声波测试探头，其特征在于所说的声波发射和接收器(5、6、7)是超声波换能器。
3.如权利要求1或2所述的声波测试探头，其特征在于所说的弹性胶囊水套(8)具有膨大段(82)和细颈段(81)。
4.如权利要求1或2所述的声波测试探头，其特征在于穿过声波发射和接收器(5、6、7)设有可通过压缩空气的连接软管(9)。
5.如权利要求4所述的声波测试探头，其特征在于所说的连接软管(9)与声波发射和接收器(5、6、7)采用螺纹联接。
6.如权利要求1或2所述的声波测试探头，其特征在于所说的弹性胶囊水套(8)上部设有接头组件箱(4)，该组件箱上部与压缩空气源相连，下部与声波发射器(5)螺纹联接。
7.如权利要求1所述的声波测试探头，其特征在于所说的水槽(10)与声波接收器(7)、弹性胶囊水套(8)采用螺纹联接。
8.如权利要求1或2所述的声波测试探头，其特征在于所说的连接电缆(2)是密封引出。
9.如权利要求1或2所述的声波测试探头，其特征在于所说的弹性胶囊水套(8)由乳胶或橡胶材料制成。
专利摘要干孔及有水孔双用(超)声波测试探头,其(超)声波发射器和接收器外包覆有弹性胶囊水套;在胶囊水套下部联有向其提供压力水的水槽;该水槽内设置膨胀气囊,与压缩空气源相连。胶囊水套在水压作用下充分膨胀,紧贴孔壁。由于水套填充性极好,故换能器与孔壁间可通过水耦合,能量传递损失极小,保证了(超)声波的良好耦合和环形发射、环形接收的特性,从而实现准确测试。本探头特别适合干孔测试。
文档编号G01N29/28GK2414417SQ0022607
公开日2001年1月10日 申请日期2000年1月28日 优先权日2000年1月28日
发明者石建梁, 韩许恒, 武超英 申请人:石建梁, 韩许恒, 武超英