[实用新型]全干式小直径单孔超声探测探头

说明书

本实用新型属岩土及煤层超声波检测技术领域，更具体地说是一种全干式小直径单孔超声探测探头。

现有的单孔探测探头均采用园管式超声波换能器，结构上分为全孔注水式、局部孔注水式、全胶囊内充水式、局部胶囊内充水式探头。前两种属水式探头，后两种属半干式探头，使用时均离不开水。水式探头机构复杂，操作繁琐，工作条件恶劣，劳动强度高，使用极为不便。遇到裂隙较多的钻孔或在遇水膨胀的岩石中则无法使用。半干式探头虽可用于裂隙较多的钻孔和遇水膨胀岩石的钻孔，但因探头被胶囊包襄住，超声波须两次穿越胶囊，加上胶囊难以与孔壁良好耦合，使得声波信号衰减太大，难于付诸实用。上述四种探头，除局部胶囊内充水式探头外，其余三种探头因使用时整个探头被水包围，故所测声速不能低于水的声速500米／秒。对于很多有裂隙的场合，就无法测得真正声速，因而使其使用范围受到限制。

本实用新型的目的在于提供一种适应性强、方便可靠的全干式小直径单孔超声探测探头。

本实用新型的目的可以通过以下方式来实现：一种全干式小直径单孔探测探头包括有探头体，在探头体的一侧依次安装有超声波发射换能器和二个超声波接收换能器，另一侧固定有气囊，通过气管给气囊充气，使探头固定于孔中，并且使超声波发射换能器和二个超声波接收器的作用面能直接与孔壁紧密接触，高压脉冲经电缆传送至超声波发射换能器转换成超声波，经发射换能器的园锥形作用面进入孔壁，其中一部分能量折射成与孔壁平行的滑行纵波分别到达二个超声波接收换能器，超声波接收换能器将接收到的超声波转换成电信号通过电缆传出，通过专门的探测仪器能测得两超声波接收换能器接收到超声波的时间差，就得到了有效测量区段的声速值，根据这个声速值，可对孔壁的力学性质和结构性质作出分析。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.操作简单，使用方便。采用加压气囊，不用注水，改善了劳动条件，降低了劳动强度。

2.结构简单，只需一个气筒即可操作。

3.应用范围广，由于不注水，除适用于以往各种探头应用场合外，还可应用在裂隙较多或遇水膨胀的岩体。

4.测速范围广，可以几百米／秒～几千米／秒。

5.声学性能好，使所测数据的可靠性高。

6.探头结构坚固，整体机械强度高，抗冲击性能好，维护简便。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

参照附图所示：一种完全干式小直径单孔超声探测探头主要由超声波发射换能器1、超声波接收换能器2、3、探头体4、电缆5、连杆接头6、气管7和气囊8组成。所述的探头体4呈园管状，可用金属、硬质塑料等材料制成，在探头体4的同一侧沿轴向依次固定着超声波发射换能器1和超声波接收换能器2、3。所述的超声波发射换能器1能在高压脉冲激励下产生超声波，所述的超声波接收换能器2、3能将接收到的超声波转换成电信号。超声波发射换能器1和超声的接收换能器2、3均采使夹心式换能器，其作用面加工成园锥状，使其与孔壁成点接触。在探头体4的另一侧固定着气囊8，气管7与其连通。测试时，先将探头放入钻孔中待测区段，再用气筒通过气管7给气囊8充气，使固定在探头体4上的超声波发射换能器1和超声波接收换能器2、3的作用面与孔壁紧密接触，使超声波能顺利地出入于孔壁，以利于测试。当探头不测试时，气囊8不充气，依靠气囊8的弹力紧附于探头体4上，使探头能自由出入孔中。由探测仪器产生的高压脉冲经电缆5传送至超声波发射换能器1上，产生的超声波通过超声波发射器1的作用面进入孔壁，其中一部分能量折射成与孔壁平行的滑行纵波，滑行纵波穿过孔壁分别到达超声波接收换能器2、3上，其产生的电信号经电缆5传给探测仪器，由于超声波接收换能器2、3之间相隔一定距离，故滑行纵波到达超声波接收换能器2、3之间的时间差通过探测仪器能够测得，从而就能测得超声波接收换能器2、3之间的有效测量区段的声速值，根据这个声速值，可对孔壁的力学性质和结构性质作出分析。为了使探头能测深孔在探头体4右端上固定有连杆接头6，可加接金属杆使探头延伸，连杆接头6上开有孔，使电缆5和气管6能从探头体4孔中引出。