[发明专利]能消除干扰的超声波径向换能器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种应用于岩石、岩体、混凝土构筑物及水下监测的声波测试采用的超声波换能器，具体来说是一种能消除干扰信号，实现高信噪比测量的超声波径向换能器。

背景技术

以往的声波测试，接收信号中迭加了许多干扰噪声：其中迭加在首波前面的干扰噪声，导致全自动检测时不能正确判定实测声时和首波波幅，给数据分析带来困难，也致使声时测量精度降低；迭加在首波后面的干扰噪声，虽然尚不多为人提及，但仍造成接收波形失真，频谱变化复杂；当检测到缺陷时，干扰噪声可能完全掩盖了被检部件的有效信息，给波形分析判定带来困难。存在明显干扰噪声的检测技术，由于检测结果不稳定，许多检测人员对检测报告的评判缺乏必要的信心，浪费了大量人工整理检测报告的时间，还可能造成工程质量隐患，危及自身和社会的根本利益。

造成测量信号信噪比差的原因，当换能器有效发射功率低，接收灵敏度差，自身低抗电磁干扰的能力弱的情况下，下列外来干扰噪声对检测信号的影响就更加突出：

1.换能器与检测通道的侧壁发生摩擦及碰撞，产生明显的干扰噪声；

2.换能器在拉拔过程中，扶正器与检测管侧壁间出现了跳跃式接触，引发干扰噪声；

3.换能器拉拔移动时发出的拽水声；

4.异常地磁、地电、地下水流动等环境产生的干扰噪声。

导致声时和波幅测量精度降低的主要原因如下：

1.因干扰噪声引致不能准确判定首波到达时，并误判噪声波幅为信号波幅；

2.换能器在检测通道中左右平面晃动，存在声时修正值t′测量的误差；

3.换能器在检测通道中上下竖向振动，收发换能器间存在相对高差变化，而引起声距变化造成的测量误差等。

以往解决测量噪声的问题的方向，更多的是放在提高检测仪器的电路结构和性能上，对换能器直接接收干扰噪声的问题认识不足。采用扶正器的目的是为了保证换能器在声测管中居中，减少t′测量的误差，同时保护换能器不与管壁碰撞而损坏换能器。但扶正器的刚度相对较大，阻碍了换能器在变形的检测通道中正常移动或通过，所以在大量的工程质量检测中，并未广泛采用扶正器。另外换能器在移动过程中，扶正器与检测管侧壁间出现了一种跳跃式接触，引发了干扰噪声，同时也加大了换能器在检测通道中拉拔移动过程中产生的拽水声。

发明内容

本发明的目的，是发明一种能直接消除干扰信号，从根本上实现高信噪比精准测量的超声波径向换能器，其途径是通过在换能器的非有效发射接收部位的柱体侧面上设计一层纤细而柔软的毛绒体，利用毛绒体的柔性支承、定位、减晃、防撞和消声的功能，确保换能器在检测通道中能自由通过，实现声波测试无干扰发射和高保真接收，达到提高工作效率，科学地、准确地检测评定工程质量的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于岩石、岩体、混凝土构筑物及水下监测的能消除干扰的超声波径向换能器，其特征在于超声波换能器为柱状径向振动的换能器，换能器的有效发射接收部位1的两端分别连接上非有效发射接收部位2和下非有效发射接收部位3，连接导线4接在上非有效发射接收部位2的另一端，在有效发射接收部位1区域以外的柱体侧面上有连成一起的柔软的短毛线5，通过利用短毛线的柔性支承、定位、减晃、防撞和消声的功能，实现声波测试无干扰发射和高保真接收的目的。

本发明的特征在于换能器侧面上柔软的的短毛线5为纤细而柔软的毛绒基料6，毛绒基料6如毛绒布、羽绒布及动物皮毛；换能器侧面上柔软的的短毛线5为弯曲模量小的短线7，短线7如柔软胶线、柔软胶条、胶丝。为确保不增大换能器的有效直径，毛绒基料6宜安装在换能器有效发射接收部位1区域以外的柱体的内凹侧面上。

本发明的特征在于还有下列几种安装方法及组合方式：

1.将毛绒基料6制成毛绒圆管11，将毛绒圆管11套接在有效发射接收部位1区域以外的柱体上。

2.将侧面带有毛绒基料6的配重块8，通过螺接方式安装在下非有效发射接收部位3的下方。

3.将毛绒基料6制成一中央带孔的毛绒边垫片9，毛绒边垫片9通过配重块8或下锥体10安装在下非有效发射接收部位3的下方。

4.将弯曲模量小的柔软胶线、柔软胶条、胶丝、纤维制成一中央带孔的软线边垫片12，软线边垫片12通过配重块8或下锥体10安装在下非有效发射接收部位3的下方。

5.上非有效发射接收部位2柱体的侧面上有连成一起的纤细而柔软的短毛线5或短线7，毛绒边垫片9或软线边垫片12通过配重块8或下锥体10安装在下非有效发射接收部位3的下方。