[实用新型]一种岩石物理超声实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种岩石物理超声实验装置，属超声波应用技术领域。

背景技术

岩石物理超声实验是岩石物理学科测量岩石物理特性的一种基本实验手段。当超声波经过被测岩样时，它的波速、波幅、波形及频谱等声学参数会发生变化，通过对比超声波经过被测岩样前后的波形变化，可以间接的获取岩石介质的物理力学特性。超声换能器是超声实验装置的重要组成部分，它能将声波信号转换成电信号，也可以将高频电脉冲转换成超声声波信号。在进行岩石物理超声实验时，选用一对主频一致的超声换能器，一个作为超声发射换能器，另一个作为超声接收换能器，分别通过耦合剂与岩石样品耦合接触。

传统的测试方法是靠人工手动测试，即每只手控制一个超声换能器，使其与被测岩样接触良好。人工手动测试时，不能保证重复测试时换能器与被测岩样的耦合程度一致，此外用手控制换能器会出现抖动干扰，用力方向与被测岩样表面不垂直等都会造成多次测量的条件不一致。

发明内容

本发明的目的是，针对人工手动测试岩样时，不能保证多次测量实验条件一致的问题，本实用新型提出一种岩石物理超声实验装置，该装置不需要手动控制换能器，能够消除人为干扰因数，使实验条件的一致性更好。

本实用新型的技术方案是，一种岩石物理超声实验装置，包括超声发射换能器、超声接收换能器、第一压力传感器、第二压力传感器、弹簧、超声发射仪、示波器、步进电机、单片机和PC机。

超声发射换能器的一端和超声接收换能器的一端分别正对接触被测岩样相向的两端；超声发射换能器的另一端连接第一压力传感器；超声接收换能器的另一端连接第二压力传感器；第二压力传感器的另一端紧靠墙面；第一压力传感器的另一端通过弹簧连接步进电机；超声发射仪的一个输出端连接超声发射换能器，另一输出端连接示波器；超声接收换能器的一输出端连接示波器的输入端口；单片机控制步进电机的动作，第一压力传感器和第二压力传感器的输出端连接单片机的输入接口；单片机与PC机通过串口连接；PC机与示波器通过USB通信接口互联。

所述超声发射仪产生100V的窄脉冲信号。

所述超声发射换能器将电信号转换成超声信号发出，超声接收换能器将接收到的超声信号转换成电信号送到示波器显示，示波器使用来自超声发射仪输出的同步信号，作为外部触发信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该装置采用步进电机和压力传感器来控制换能器与测试样品之间的耦合程度，保证了实验条件的一致性，大大降低了人为因素的干扰；该装置具有一定的自动化功能，不再需要实验人员的双手参与控制换能器与被测岩样的耦合程度，减轻了实验人员的工作强度，降低了实验难度。

附图说明

图1为本实用新型一种岩石物理超声实验装置结构示意图；

图中，1是超声发射换能器；2是超声接收换能器；3是第一压力传感器；4是第二压力传感器；5是弹簧；6是超声发射仪；7是示波器；8是步进电机动；9是单片机；10是PC机；11是被测岩样。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如图1所示。

本实施例一种岩石物理超声实验装置，包括超声发射换能器1、超声接收换能器2、第一压力传感器3、第二压力传感器4、弹簧5、超声发射仪6、示波器7、步进电机8、单片机9和PC机10。

超声发射换能器1的一端和超声接收换能器2的一端分别接触被测岩样11相对的两端面；超声发射换能器1的另一端连接第一压力传感器3；超声接收换能器2的另一端连接第二压力传感器4；第二压力传感器4的另一端紧靠墙面；第一压力传感器3的另一端通过弹簧连接步进电机8；超声发射仪6的一个输出端连接超声发射换能器1，另一输出端连接示波器7；超声接收换能器2的一输出端连接示波器7的输入端口；单片机9控制步进电机8的动作，第一压力传感器3和第二压力传感器4的输出端连接单片机9的输入接口；单片机9与PC机10通过串口连接；PC机10与示波器7通过USB通信接口互联。

本实施例实验装置的工作步骤如下：

步骤一：给超声发射换能器和超声接收换能器涂上耦合剂，调整被测样品的位置，使被测面正对换能器。

步骤二：在PC机10端给压力传感器设定一个目标值，通过串口通信端口发送到单片机9中，单片机9根据PC机10设定的压力值，控制步进电机8转动。

步骤三：第一压力传感器3和第二压力传感器4将压力信号转换成电信号，单片机9实时读取第一压力传感器3和第二压力传感器4输出的反映换能器与被测岩样11耦合程度的电信号。