孔壁振動收發器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了孔壁振動收發器，包括發生器、接收器，發生器包括：第一套筒，包括相對的第一端和第二端，第一套筒側壁上設有第一開孔，第一端上設有第一底板，第一開孔邊緣處貼設有第一覆膜；第一振動結構；第一彈簧；第一振動傳感器；接收器包括：第二套筒，包括相對的第三端和第四端，第二套筒側壁上設有第二開孔，第三端上設有第二底板，第二開孔邊緣處貼設有第二覆膜；第二振動結構；第二彈簧；第二振動傳感器；第一開孔開口弧度小于第二開孔開口弧度。本實用新型提供的孔壁振動收發器解決了由于鉆孔空間小難以引起振動和接收振動能量小的問題。
【專利說明】
孔壁振動收發器
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及土層聲波無損探測領域，具體是孔壁振動收發器。
【背景技術】
[0002]與超聲波探測相比，聲波探測雖然精度低，但具有探測深度大，探測距離遠的特點。因此在巖土地層物探中，聲波無損探測被廣泛應用。借助于地質鉆孔，可以在地層深處開展聲波探測，通過測試出的振動信號，可以得到地層中聲波透射速度、反射波界面位置等，從而判斷出巖土體的性質和異常地質體的位置。由于鉆孔內空間有限，不能在孔內有效激發地層振動，目前工程上都是采用地表振動的方式，地表振動的能量需要穿越上覆層才能到達測試深度，在這個過程中能量已經大幅衰減，尤其是對于土質地層中的聲波測試，為了增加聲波能量，只能采有小型炸藥或高壓電火花的方式在地表激發振動。炸藥包會在地層中產生沖擊波，引起局部塌孔，且現階段由于反恐形勢嚴峻，對炸藥的使用控制很嚴，尤其是對于人口密集的市區。而高壓電火花的儀器成本太高，振動頻率不易控制。
【實用新型內容】
[0003]為了解決鉆孔內空間不足導致的不能在孔內有效激發地層振動，進而造成鉆孔內振動難以發生與接收的技術問題，本實用新型提供了孔壁振動收發器。
[0004]本實用新型提供的孔壁振動收發器，包括發生器、接收器，所述發生器包括:
[0005]第一套筒，包括相對的第一端和第二端，所述第一套筒側壁上設有第一開孔，其中，所述第一端上設有第一底板，所述第一開孔邊緣處貼設有第一覆膜；
[0006]第一振動結構，固定于所述第二端上，所述第一振動結構上設有可開閉的第一通氣孔，當所述第一通氣孔處于關閉狀態時，所述第一振動結構、所述第一套筒、所述第一覆膜與所述第一底板形成第一密封容置空間；
[0007]第一彈簧，豎直地固定于所述第一底板上，且與所述第一振動結構固定連接；
[0008]第一振動傳感器，固定于所述第一振動結構上，且設置于所述第一彈簧內部；
[0009]所述接收器包括:
[0010]第二套筒，包括相對的第三端和第四端，所述第二套筒側壁上設有第二開孔，其中，所述第三端上設有第二底板，所述第二開孔邊緣處貼設有第二覆膜；
[0011]第二振動結構，固定于所述第四端上，所述第二振動結構上設有可開閉的第二通氣孔，當所述第二通氣孔處于關閉狀態時，所述第二振動結構、所述第二套筒、所述第二覆膜與所述第二底板形成第二密封容置空間；
[0012]第二彈簧，豎直地固定于所述第二底板上，且與所述第二振動結構固定連接；
[0013]第二振動傳感器，固定于所述第二振動結構上，且設置于所述第二彈簧內部；
[0014]所述第一開孔開口弧度小于所述第二開孔開口弧度。
[0015]優選地，所述孔壁振動收發器還包括與所述第一振動傳感器、所述第二振動傳感器連接的振動檢測裝置。
[0016]優選地，所述第一振動結構包括:
[0017]第一頂板圈，形成為中空狀的圓環結構，所述第一通氣孔設置于所述第一頂板圈上；
[0018]第一振動板，直徑小于所述第一頂板圈直徑，所述第一振動板與所述第一頂板圈內壁通過第一不透氣帆布連接，所述第一彈簧與所述第一振動板固定連接；
[0019]所述第二振動結構包括:
[0020]第二頂板圈，形成為中空狀的圓環結構，所述第二通氣孔設置于所述第二頂板圈上；
[0021]第二振動板，直徑小于所述第二頂板圈直徑，所述第二振動板與所述第二頂板圈內壁通過第二不透氣帆布連接，所述第二彈簧與所述第二振動板固定連接。
[0022]優選地，所述第一開孔、所述第二開孔形成為環形開孔。
[0023]優選地，所述第一開孔角度為120°至150°，所述第二開孔角度為120°至150°。
[0024]優選地，所述發生器還包括第一通氣管，插設于所述第一通氣孔中；所述接收器還包括第二通氣管，插設于所述第二通氣孔中。
[0025]優選地，所述第一覆膜與所述第二覆膜為乳膠膜。
[0026]本實用新型提供的孔壁振動收發器，通過外力敲擊第一振動結構，第一振動結構的振動帶動第一彈簧的振動，第一彈簧的振動引起發生器內部的氣壓變化，進而帶動第一覆膜發生振動，第一覆膜的振動則通過土層傳輸至第二覆膜，進而引起第二彈簧發生振動，解決了鉆孔空間的不足而難以引起振動的發生與接收和接收器接收到的振動能量小的問題。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型實施例所述的發生器的結構示意圖；
[0028]圖2為圖1所述的發生器的側視圖；
[0029]圖3為圖1所述的發生器的俯視圖。
[0030]附圖標記說明:第一套筒11，第一開孔111，第一底板12，第一覆膜13，第一通氣孔141，第一頂板圈142，第一振動板143，第一不透氣帆布144，第一彈簧15，第一振動傳感器16，第一通氣管17。
【具體實施方式】
[0031 ]下面結合附圖對本實用新型做出進一步詳細的說明。
[0032]本實用新型提供了孔壁振動收發器，包括發生器、接收器(圖未示出)，參照圖1、圖2與圖3，所述發生器包括:
[0033]第一套筒11，包括相對的第一端和第二端，所述第一套筒11側壁上設有第一開孔111，其中，所述第一端上設有第一底板12，所述第一開孔111邊緣處貼設有第一覆膜13;
[0034]第一振動結構，固定于所述第二端上，所述第一振動結構上設有可開閉的第一通氣孔141，當所述第一通氣孔141處于關閉狀態時，所述第一振動結構、所述第一套筒11、所述第一覆膜13與所述第一底板12形成第一密封容置空間；
[0035]第一彈簧15，豎直地固定于所述第一底板12上，且與所述第一振動結構固定連接；
[0036]第一振動傳感器16，固定于所述第一振動結構上，且設置于所述第一彈簧15內部；
[0037]所述接收器包括:
[0038]第二套筒，包括相對的第三端和第四端，所述第二套筒側壁上設有第二開孔，其中，所述第三端上設有第二底板，所述第二開孔邊緣處貼設有第二覆膜；
[0039]第二振動結構，固定于所述第四端上，所述第二振動結構上設有可開閉的第二通氣孔，當所述第二通氣孔處于關閉狀態時，所述第二振動結構、所述第二套筒、所述第二覆膜與所述第二底板形成第二密封容置空間；
[0040]第二彈簧，豎直地固定于所述第二底板上，且與所述第二振動結構固定連接；
[0041 ]第二振動傳感器，固定于所述第二振動結構上，且設置于所述第二彈簧內部；
[0042]所述第一開孔141開口弧度小于所述第二開孔開口弧度。
[0043]具體地，第一套筒11和第二套筒為圓柱形硬質套筒，第一彈簧15固定于第一底板12和第一振動結構之間以及第二彈簧固定于第二底板和第二振動結構之間實現了彈簧的振動；第一通氣孔141用于向發生器內部通氣，第二通氣孔用于向接收器內部通氣，進而保證第一覆膜13和第二覆膜與孔壁貼合效果最佳。
[0044]第一開孔141開口弧度小于第二開口弧度的目的是為了保證發生器傳出的振動能夠完全被接收器接收。
[0045]本實用新型提供的孔壁振動收發器應用于土層聲波無損探測領域。
[0046]發生器與接收器的形狀設置為相同結構是由于發生器在發生振動的同時能夠引起接收器發生共振。
[0047]第一通氣孔141和第二通氣孔是可開閉的設置于第一振動結構和第二振動結構上。
[0048]本實用新型提供的孔壁振動收發器，通過外力敲擊第一振動結構，第一振動結構的振動帶動第一彈簧15的振動，第一彈簧15的振動引起發生器的氣壓變化，進而帶動第一覆膜13的振動，由于第一覆膜13、第二覆膜在使用過程中均與土層緊密貼合在一起，因而第一覆膜13的振動能夠通過土層傳輸至第二覆膜，進而引起設于接收器內部的第二彈簧發生振動，解決了鉆孔空間的不足而難以引起振動的發生與接收和接收器接收到的振動能量小的問題。
[0049]優選地，所述孔壁振動收發器還包括與所述第一振動傳感器、所述第二振動傳感器連接的振動檢測裝置。
[0050]具體地，所述振動檢測裝置為振動檢測儀。振動檢測儀用于檢測第一振動傳感器16感應到的第一彈簧15的振動波形、第二振動傳感器感應到的第二彈簧的振動波形。
[0051]使用時，在需要測量的土層中鉆兩個孔，且測算出兩個鉆孔之間的距離;然后將所述發生器置于第一鉆孔中，將所述接收器置于第二鉆孔中，且保證所述第一覆膜13與所述第二覆膜相對放置;通過第一通氣孔141對發生器內部通氣，直至第一覆膜13完全貼設于鉆孔孔壁后再對第一通氣孔141實施閉合，通過第二通氣孔對接收器內部通氣，直至第二覆膜完全貼設于鉆孔孔壁后再對第二通氣孔實施閉合，此時，第一密封容置空間內部和第二密封容置空間內部均形成一密閉容置空間;再對發生器的第一振動結構進行豎直方向的外力敲擊，由于第一振動結構與第一彈簧15連接在一起的，第一彈簧15在豎直方向上會發生振動，第一振動傳感器16在測量到第一彈簧15的振動信號的同時觸發一第一信號發射至振動檢測儀，振動檢測儀記錄下第一彈簧15的振動波形圖；由于第一彈簧15的振動會導致第一密封容置空間內的氣壓變化，進而致使第一覆膜13發生內外振動，從而使鉆孔孔壁產生垂直孔壁方向的振動，當振動傳播至接收器位置處時，第二覆膜產生內外振動，引起接收器內部氣壓發生變化，進而使接收器內第二彈簧發生振動，第二傳感器在接收到第二彈簧的振動的同時觸發一第二信號發送至振動檢測儀，振動檢測儀記錄下第二彈簧的振動波形圖；振動檢測儀顯示屏上顯示的兩條振動波形的起跳點的時間差即為振動傳播的時間，根據預先測量出的第一鉆孔和第二鉆孔間的距離與兩條振動波形的起跳點的時間差的比值計算出振動的傳播速度，通過對振動的傳播速度進行分析，從而分析出土層的土體性質。
[0052 ]參照圖1與圖2，優選地，所述第一振動結構包括:
[0053]第一頂板圈142，形成為中空狀的圓環結構，所述第一通氣孔141設置于所述第一頂板圈142上；
[0054]第一振動板143，直徑小于所述第一頂板圈142直徑，所述第一振動板143與所述第一頂板圈142內壁通過第一不透氣帆布144連接，所述第一彈簧15與所述第一振動板143固定連接；
[0055]所述第二振動結構包括:
[0056]第二頂板圈，形成為中空狀的圓環結構，所述第二通氣孔設置于所述第二頂板圈上；
[0057]第二振動板，直徑小于所述第二頂板圈直徑，所述第二振動板與所述第二頂板圈內壁通過第二不透氣帆布連接，所述第二彈簧與所述第二振動板固定連接。
[0058]第一不透氣帆布144、第二不透氣帆布的設置是為了保證第一彈簧15和第二彈簧實現振動以及第一通氣孔141閉合后以及第二通氣孔閉合后發生器以及接收器內部均是密封的空間，進而保證第一覆膜13和第二覆膜能夠一直穩固地貼設于孔壁上，保證第一覆膜13和第二覆膜振動傳輸的準確性。
[0059]參照圖1，優選地，所述第一開孔111、所述第二開孔形成為環形開孔。
[0060]具體地，第一開孔111、第二開孔還可以設置為圓形孔、方形孔等。
[0061]優選地，所述第一開孔111角度為120°至150°，所述第二開孔角度為120°至150°，最優地，第一開孔111的角度值為120°，第二開孔的角度為150°。
[0062 ] 參照圖1與圖2，優選地，所述發生器還包括第一通氣管17，插設于所述第一通氣孔141中；所述接收器還包括第二通氣管，插設于所述第二通氣孔中。
[0063]第一通氣管17和第二通氣管的設置便于對發生器和接收器的通氣方便迅速。本實用新型中，可以對第一通氣孔141、第二通氣孔可開閉的設置，在需要通氣時，打開第一通氣孔141、第二通氣孔即可。同時，也將通氣管17、第二通氣管分別固定插設于第一通氣孔141、第二通氣孔中，通過對第一通氣管17、第二通氣管的可開閉的設置來實現對第一通氣孔141、第二通氣孔的開閉。
[0064]優選地，所述第一覆膜13與所述第二覆膜為乳膠膜。
[0065]乳膠膜的價格低廉，并且密封性較好。
[0066]本實用新型提供的孔壁振動收發器，通過外力敲擊第一振動板143，第一振動板143的振動帶動第一彈簧15的振動，第一彈簧15的振動引起發生器內部氣壓發生變化，進而帶動第一覆膜13的振動，第一覆膜13的振動通過土層傳輸至第二覆膜，進而引起第二彈簧的振動。使用過程中，與第一振動傳感器16、第二振動傳感器連接的振動檢測儀分別記錄下的第一振動傳感器16的振動波形與第二振動傳感器的振動波形，通過計算兩條振動波形的起跳點的時間差，能夠測量出發生器與接收器之間的振動傳播速度，根據計算出的振動傳播速度可以對土層的性質做出相應分析，并能得到質量較高的分析數據。本實用新型提供的孔壁振動收發器解決了鉆孔空間的不足而難以引起振動的發生與接收和接收器接收到的振動能量小的問題。且本實用新型提供的孔壁振動收發器結構簡單，應用成本較低。
[0067]以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.孔壁振動收發器，包括發生器、接收器，其特征在于，所述發生器包括: 第一套筒，包括相對的第一端和第二端，所述第一套筒側壁上設有第一開孔，其中，所述第一端上設有第一底板，所述第一開孔邊緣處貼設有第一覆膜； 第一振動結構，固定于所述第二端上，所述第一振動結構上設有可開閉的第一通氣孔，當所述第一通氣孔處于關閉狀態時，所述第一振動結構、所述第一套筒、所述第一覆膜與所述第一底板形成第一密封容置空間； 第一彈簧，豎直地固定于所述第一底板上，且與所述第一振動結構固定連接； 第一振動傳感器，固定于所述第一振動結構上，且設置于所述第一彈簧內部； 所述接收器包括: 第二套筒，包括相對的第三端和第四端，所述第二套筒側壁上設有第二開孔，其中，所述第三端上設有第二底板，所述第二開孔邊緣處貼設有第二覆膜； 第二振動結構，固定于所述第四端上，所述第二振動結構上設有可開閉的第二通氣孔，當所述第二通氣孔處于關閉狀態時，所述第二振動結構、所述第二套筒、所述第二覆膜與所述第二底板形成第二密封容置空間； 第二彈簧，豎直地固定于所述第二底板上，且與所述第二振動結構固定連接； 第二振動傳感器，固定于所述第二振動結構上，且設置于所述第二彈簧內部； 所述第一開孔開口弧度小于所述第二開孔開口弧度。2.根據權利要求1所述的孔壁振動收發器，其特征在于，所述孔壁振動收發器還包括與所述第一振動傳感器、所述第二振動傳感器連接的振動檢測裝置。3.根據權利要求1所述的孔壁振動收發器，其特征在于，所述第一振動結構包括: 第一頂板圈，形成為中空狀的圓環結構，所述第一通氣孔設置于所述第一頂板圈上； 第一振動板，直徑小于所述第一頂板圈直徑，所述第一振動板與所述第一頂板圈內壁通過第一不透氣帆布連接，所述第一彈簧與所述第一振動板固定連接； 所述第二振動結構包括: 第二頂板圈，形成為中空狀的圓環結構，所述第二通氣孔設置于所述第二頂板圈上；第二振動板，直徑小于所述第二頂板圈直徑，所述第二振動板與所述第二頂板圈內壁通過第二不透氣帆布連接，所述第二彈簧與所述第二振動板固定連接。4.根據權利要求1所述的孔壁振動收發器，其特征在于，所述第一開孔、所述第二開孔形成為環形開孔。5.根據權利要求4所述的孔壁振動收發器，其特征在于，所述第一開孔角度為120°至150°，所述第二開孔角度為120°至150°。6.根據權利要求1所述的孔壁振動收發器，其特征在于，所述發生器還包括第一通氣管，插設于所述第一通氣孔中；所述接收器還包括第二通氣管，插設于所述第二通氣孔中。7.根據權利要求1所述的孔壁振動收發器，其特征在于，所述第一覆膜與所述第二覆膜為乳膠膜。
【文檔編號】G01N29/34GK205426864SQ201620188498
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月11日
【發明人】許年春, 馮橋木, 王國勝, 趙寶云, 吳同情, 李東升, 羅云菊, 王麗萍, 王子健
【申請人】重慶科技學院, 許年春