[发明专利]水泥浆演化的超声波测量装置、系统以及方法

权利要求书

1.一种水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，包括：

筒体，其内沿轴线设置有相连通的水泥浆舱和活塞腔，所述水泥浆舱包括相连通的圆筒状的滑道和喇叭口，所述滑道与所述活塞腔相连接，所述滑道的直径小于所述活塞腔的直径从而在所述滑道和所述活塞腔的连接处形成一环形台阶；所述喇叭口包括一大端和一小端，所述小端连接所述滑道，所述小端的直径与所述滑道的直径相等，所述大端的直径大于所述小端的直径；

活塞，其包括相连的活塞头和活塞杆，所述活塞头设置在所述活塞腔内并能沿所述筒体的轴向移动，所述活塞头朝向所述水泥浆舱的一端设置有第二超声波探头，所述第二超声波探头至少部分位于所述滑道内并能沿所述筒体的轴向移动；

端盖，所述端盖可拆卸地设置在所述筒体远离所述水泥浆舱的一端，端盖的中心上开设有一贯穿所述端盖的安装孔，所述活塞杆穿过所述安装孔延伸至所述筒体外；所述活塞头将所述活塞腔分隔为水压舱和排气舱，所述端盖上还设置有贯穿所述端盖的注水孔，所述注水孔连通所述水压舱；所述筒体上设置有贯穿所述筒体侧壁的排气孔，所述排气孔连通所述排气舱；所述活塞头与所述水压舱接触的环面的面积、所述第二超声波探头端面的面积以及所述滑道的横截的面积三者相等；以及

堵头，其可拆卸地设置在所述筒体靠近所述水泥浆舱的一端，所述堵头朝向所述水泥浆舱的一端设置有第一超声波探头；所述堵头上设置有出气孔和孔隙金属块，所述出气孔贯穿所述堵头并连通所述水泥浆舱；所述孔隙金属块设置在所述堵头朝向所述水泥浆舱的一端，所述孔隙金属块与所述出气孔紧密接触。

2.根据权利要求1所述的水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，所述出气孔设置有多个，多个所述出气孔沿所述堵头的周向均匀分布，所述孔隙金属块为环状结构。

3.根据权利要求1所述的水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，所述排气孔紧邻所述环形台阶。

4.根据权利要求1所述的水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，所述活塞中心设置有贯穿所述活塞头和所述活塞杆的安装孔，所述第二超声波探头具有一安装杆，所述安装杆穿过所述安装孔延伸至所述活塞杆外，所述安装杆上延伸出所述活塞杆外的一端设置有外螺纹以及与所述外螺纹相配合的螺母，所述螺母用于锁定所述第二超声波探头与所述活塞的位置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，所述活塞杆上还设置有插销。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，所述活塞杆上设置有刻度尺。

7.根据权利要求6所述的水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，所述刻度尺用于指示所述水泥浆舱中可用于装填水泥浆的长度。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，还包括加热装置，所述加热装置包裹在所述筒体外侧。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，所述第二超声波探头与所述滑道之间、所述第一超声波探头与所述堵头之间、所述堵头与所述筒体之间以及所述活塞头与所述筒体之间通过密封圈密封。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的水泥浆演化的超声波测量装置，其特征在于，所述第二超声波探头的厚度等于所述滑道的长度。

11.一种水泥浆演化的超声波测量系统，其特征在于，包括加压装置、超声波采集装置以及如权利要求1-10中任一项所述的水泥浆演化的超声波测量装置，所述加压装置用于向所述活塞施加轴向压力以推动所述活塞向水泥浆舱方向移动；所述超声波采集装置分别与所述第一超声波探头和所述第二超声波探头相连，所述超声波采集装置用于激发所述第一超声波探头和所述第二超声波探头发射超声波，并采集超声波数据。

12.一种水泥浆演化的超声波测量方法，其特征在于，水泥浆演化在如权利要求1-10中任一项所述的水泥浆演化的超声波测量装置中进行，测量方法包括以下步骤：

将所述筒体竖直放置，从所述筒体待安装所述堵头的一端将水泥浆倒入所述水泥浆舱内并使水泥浆占满整个所述水泥浆舱；

安装所述堵头和所述第一超声波探头，再将所述筒体横向放置；

通过加压装置向所述活塞施加轴向压力以推动所述活塞朝所述水泥浆舱移动以将压力传递至水泥浆；

待施加的轴向压力稳定后，记录所述活塞的位置；

启动超声波采集装置，测量超声波穿过水泥浆的声波信号。