[发明专利]全耦合干孔声波测试探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种全耦合干孔声波测试探头，属工程无损检测设备制造领域。

背景技术

声波测试是弹性波测试方法之一，该方法是以电磁激振的方法向介质(岩石、岩体、混凝土构筑物)发射声波，在一定的空间距离上接收介质物理特性调制的声波，通过观测和分析声波在不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数，解决岩土工程中的有关问题。

声波检测发射、接收探头一般是通过孔中介质---水，实现与孔壁良好耦合，该技术在干孔中的应用受到极大限制，在工程实际中，需要检测的干孔经常遇到，通常在干孔中进行声波检测由于声波探头与孔壁的耦合不好，致使声波检测难以进行，这就极大限制了该技术方法解决工程问题的范围。为解决此类问题，中国专利公开号ZL2006 2 0163832.6，名称为新型干孔声波测试探头，它提出了在声波探头外套装加压水囊的方法，该方法由于设计上的原因，该设计的排气孔仅限于满足将加压水囊中的空气排出，从而只实现内耦合，但未能解决加压水囊与孔壁的耦合(即外耦合)，造成测试效果不理想的结果。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种能够在干孔中实现与钻孔孔壁全耦合的声波测试探头。

其技术解决方案如下：全耦合干孔声波测试探头，包括声波探头、加压水囊、连接装置、三通、加压水囊呈圆柱状，加压水囊一端呈开口状，另一端呈封闭状，在加压水囊封闭一端的顶部，开有排气孔，声波探头端部设有连接装置，连接装置设置有进水通道和电缆通道，进水管通过三通接头与连接装置上的进水通道连接。加压水囊套装在声波探头外，加压水囊的开口端位于连接装置上并与其密封连接。开在加压水囊封闭顶部的排气孔直径≦1mm。设置在进水管上的进水孔的位置置于加压水囊中。加压水囊采用丁苯橡胶制成。

由于采用了以上技术方案，本发明的全耦合干孔声波探头具有以下优点：

1加压水囊中的空气可通过加压水囊上的排气孔将空气直接排出，同时可使加压水囊中充满水，以保证声波探头与加压水囊之间的内耦合，它从结构上改变了原声波探头的排气方式。

2实现了加压水囊顶端的排气孔的一孔两用：即排完气后，继续保持连续小量溢水，解决了加压水囊外壁与孔壁的耦合(外耦合)。

3本发明在中国专利公开号ZL2006 2 0163832.6，名称为“新型干孔声波测试探头”的基础上，进一步解决全面解决了声波探头、加压水囊及钻孔孔壁之间的耦合问题，从而实现了声波探头、加压水囊及钻孔孔壁之间的全耦合，从而使测试数据稳定可靠，同时满足了快速检测的要求。

4由于加压水囊为小孔溢流，它即可保障孔内及施工现场环境，又可节约用水。

5加压水囊采用丁苯橡胶，它耐磨性好，可满足高强度连续工作需要。

附图说明

附图为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的全耦合干孔声波探头作进一步详细说明。

见附图

全耦合干孔声波探头，它由加压水囊3、声波探头2、进水管及连接装置5构成，加压水囊3采用丁苯橡胶制作，加压水囊3呈圆柱状，加压水囊3一端呈开口状，另一端呈封闭状，在加压水囊3封闭一端的顶部，开有排气孔1，排气孔1直径≦1mm，声波探头2端部设有连接装置5，连接装置5设置有进水通道4和电缆通道6，加压水囊3套装在声波探头2外，加压水囊3的开口端位于连接装置5上并与其密封连接。进水管连接到连接装置5的进水通道上，电缆通过连接装置5中的电缆通道6与声波探头2连接，电缆与电缆通道6之间设有密封装置，加压水囊3可利用自身材料的特性实现和声波探头2的密封，也可以通过外加装置对加压水囊3和声波探头2密封。

本发明的全耦合干孔声波探头2工作原理：

将套有加压水囊3的声波探头2通过连接线与测试仪器连接，再将连接在声波探头2上的进水管通过三通接头分别与踏板式高压喷雾器出水口和释压管道连接，踏板式高压喷雾器起对加压水囊3进行加压和供水的作用，释压管道安装阀门，通过踏板式高压喷雾器向加压水囊3内输送水流，加压扩张水囊，使加压水囊3外壁紧密贴孔壁；在踏板式高压喷雾器作用下，加压水囊3内充满水的同时自动排除加压水囊3内加压产生的空气，同时少量的水通过排气孔1缓渗到加压水囊3外壁上，在孔壁和加压水囊3外壁之间充当耦合介质。在干孔内局部创造一种类似于有耦合介质(如水)的环境。当水压合适时，加压水囊3充分贴壁。通过观察接收经孔壁调制产生的声波信号，其波形首波清晰，起跳干脆，完全可以满足现场准确、快速检测的要求。

当一个检测点检测完毕后，将加压水囊3内的水体快速释放，使全耦合干孔声波探头与孔壁分离并移至下一点进行检测。释放水压时，停止加压，打开释放管道阀门。释放水压时的水流通过软管接至储水桶，再流入踏板式高压喷雾器，循环利用。