[实用新型]一种智能超声横波纵波综合测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于岩体声学性质实验和各种脆性材料测试的换能器装置的技术领域。

背景技术

在石油、地质、矿山、煤炭、地震与海洋工程等领域，需要对现场的岩石体进行研究，通过仪器测量得到受试岩体的纵波、横波波速及衰减特性的测量，并通过分析系统得出岩体或各类非金属脆性材料的扬氏模量、剪切模量、体积模量、泊松比、拉美系数，纵、横波波速及其衰减系数等力学物理参数。

传统的测量仪器一般是一次实验仅能测出纵波或一个单向量横波。首先将待测物体加工成试件，放置在待测位置，施加一定的载荷后，利用纵波振子测得待测物体的纵波，然后调换横波振子测得横波；然后将待测物体再转动90度后，施加相同的压力，利用两个不同的振子分别测得纵波和横波，从而利用分析系统得到扬氏模量、剪切模量、体积模量、泊松比、拉美系数，纵、横波波速及其衰减系数等力学物理参数。由于金属材料各向同性，所以在任意一个方向测得的波速可以代表整个待测金属材料各方向的力学物理参数，使用传统的测量仪器影响不大；但是对于岩石体或各类非金属脆性材料来说，这样分析的结果并不能很好的代表整个待测材料各方向的力学物理参数，且多次实验也破坏了实验条件的严格一致性。

申请人：西南石油大学在2007年10月23日申请了发明名称为“一种岩石纵横波速测量探头”的专利申请。在这份专利中申请人提出了一次加载实验实现岩心的纵波和一个绕曲横波的测量探头，但是理论分析与实践表明仅靠一个横向绕曲波与纵波尚不能完全满足岩心全部力学参数的分析要求。

发明内容

本实用新型目的是提供一种结构简单，使用效果好，能够一次加载实验产生岩心的纵波和两个不同方向的横波测量，一致性好的智能超声横波纵波综合测试仪。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种智能超声横波纵波综合测试仪，包括两组复合换能器、待测装置、多通道采集与可视化测试分析装置，待测装置相对的两个侧面分别设置一组复合换能器，每组复合换能器与待测装置之间设置发射机，每组复合换能器分别通过宽带放大器、电子衰减器与多通道采集与可视化测试分析装置连接。

本实用新型的复合换能器包括U型承压腔体、承压板、压缩弹簧、口字型换能器外室、三个振子，U型承压腔体的开口处设置承压板，U型承压腔体内设置口字型换能器外室，口字型换能器外室通过压缩弹簧与承压板连接，远离压缩弹簧的口字型换能器外室的内壁上均匀布置三个振子，振子上分别连接振子导线。

本实用新型的承压板上设置至少四个压力螺栓。

本实用新型的承压板与U型承压腔体之间设置O型密封圈。

本实用新型的振子导线与U型承压腔体之间设置压力螺栓。每个振子靠近压缩弹簧的一端分别设置吸收堆。每个振子的周边设置圆形分隔槽。

本实用新型三个振子其中的两个振子的灵敏度方向相差90度。

本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

1、本实用新型可以对岩石等非金属试件在同一夹持状态和同一耦合边界条件下，对其进行纵波和横波的测试，并且对其首波振幅的衰减进行量化记录，为用户迅速提供试件的“杨氏模量、剪切模量、体积模量、泊松比、拉美系数、纵波速度、横波速度、纵波衰减系数、横波衰减系数”等力学参数。

2、本实用新型一体化集成地实现了纵波速度和两个不同向量的剪切横波波速的测量探头及其相关的激励系统，同时配合与之配套的分析可视化系统，能够通过一次实验得到纵波波速、横波波速及其衰减系数和主要频率，以及被测岩体的扬氏模量、剪切模量、体积模量、泊松比、拉美系数等力学参数和相应的可视化图表与波形。能够一次性产生一个岩心的纵波和两个不同方向的横波，实验一致性好。

3、本实用新型同时配合与之配套的分析可视化系统，不仅能满足岩体及各类非金属脆性材料的波动实验要求而且能以其实时可视化数据与波形的存储，实现对实验对象长时间无人值守的连续测试。

4、本实用新型的三个振子按120度均匀布置，其中两个按剪切振动模式振动的振子其灵敏度方向相差90度，在一个面上产生两个不同方向的剪切横波、纵波振子产生径向纵波，从而产生三份量波形(X方向、Y方向和Z方向)，结构简单，使用效果好。

5、本实用新型每个振子的背面有吸收堆，以获得良好的波形；每个振子强力耐高温地附着在口字型换能器外室上；每个振子的周边具有圆形分隔槽，使其获得独特的振动边界条件。增强了获得波形的强度，使用效果好。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是本实用新型复合换能器的一种结构示意图。

图3是图2的A-A向剖视图。