孔壁振动收发器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了孔壁振动收发器，包括发生器、接收器，发生器包括：第一套筒，包括相对的第一端和第二端，第一套筒侧壁上设有第一开孔，第一端上设有第一底板，第一开孔边缘处贴设有第一覆膜；第一振动结构；第一弹簧；第一振动传感器；接收器包括：第二套筒，包括相对的第三端和第四端，第二套筒侧壁上设有第二开孔，第三端上设有第二底板，第二开孔边缘处贴设有第二覆膜；第二振动结构；第二弹簧；第二振动传感器；第一开孔开口弧度小于第二开孔开口弧度。本实用新型提供的孔壁振动收发器解决了由于钻孔空间小难以引起振动和接收振动能量小的问题。
【专利说明】
孔壁振动收发器
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及土层声波无损探测领域，具体是孔壁振动收发器。
【背景技术】
[0002]与超声波探测相比，声波探测虽然精度低，但具有探测深度大，探测距离远的特点。因此在岩土地层物探中，声波无损探测被广泛应用。借助于地质钻孔，可以在地层深处开展声波探测，通过测试出的振动信号，可以得到地层中声波透射速度、反射波界面位置等，从而判断出岩土体的性质和异常地质体的位置。由于钻孔内空间有限，不能在孔内有效激发地层振动，目前工程上都是采用地表振动的方式，地表振动的能量需要穿越上覆层才能到达测试深度，在这个过程中能量已经大幅衰减，尤其是对于土质地层中的声波测试，为了增加声波能量，只能采有小型炸药或高压电火花的方式在地表激发振动。炸药包会在地层中产生冲击波，引起局部塌孔，且现阶段由于反恐形势严峻，对炸药的使用控制很严，尤其是对于人口密集的市区。而高压电火花的仪器成本太高，振动频率不易控制。
【实用新型内容】
[0003]为了解决钻孔内空间不足导致的不能在孔内有效激发地层振动，进而造成钻孔内振动难以发生与接收的技术问题，本实用新型提供了孔壁振动收发器。
[0004]本实用新型提供的孔壁振动收发器，包括发生器、接收器，所述发生器包括:
[0005]第一套筒，包括相对的第一端和第二端，所述第一套筒侧壁上设有第一开孔，其中，所述第一端上设有第一底板，所述第一开孔边缘处贴设有第一覆膜；
[0006]第一振动结构，固定于所述第二端上，所述第一振动结构上设有可开闭的第一通气孔，当所述第一通气孔处于关闭状态时，所述第一振动结构、所述第一套筒、所述第一覆膜与所述第一底板形成第一密封容置空间；
[0007]第一弹簧，竖直地固定于所述第一底板上，且与所述第一振动结构固定连接；
[0008]第一振动传感器，固定于所述第一振动结构上，且设置于所述第一弹簧内部；
[0009]所述接收器包括:
[0010]第二套筒，包括相对的第三端和第四端，所述第二套筒侧壁上设有第二开孔，其中，所述第三端上设有第二底板，所述第二开孔边缘处贴设有第二覆膜；
[0011]第二振动结构，固定于所述第四端上，所述第二振动结构上设有可开闭的第二通气孔，当所述第二通气孔处于关闭状态时，所述第二振动结构、所述第二套筒、所述第二覆膜与所述第二底板形成第二密封容置空间；
[0012]第二弹簧，竖直地固定于所述第二底板上，且与所述第二振动结构固定连接；
[0013]第二振动传感器，固定于所述第二振动结构上，且设置于所述第二弹簧内部；
[0014]所述第一开孔开口弧度小于所述第二开孔开口弧度。
[0015]优选地，所述孔壁振动收发器还包括与所述第一振动传感器、所述第二振动传感器连接的振动检测装置。
[0016]优选地，所述第一振动结构包括:
[0017]第一顶板圈，形成为中空状的圆环结构，所述第一通气孔设置于所述第一顶板圈上；
[0018]第一振动板，直径小于所述第一顶板圈直径，所述第一振动板与所述第一顶板圈内壁通过第一不透气帆布连接，所述第一弹簧与所述第一振动板固定连接；
[0019]所述第二振动结构包括:
[0020]第二顶板圈，形成为中空状的圆环结构，所述第二通气孔设置于所述第二顶板圈上；
[0021]第二振动板，直径小于所述第二顶板圈直径，所述第二振动板与所述第二顶板圈内壁通过第二不透气帆布连接，所述第二弹簧与所述第二振动板固定连接。
[0022]优选地，所述第一开孔、所述第二开孔形成为环形开孔。
[0023]优选地，所述第一开孔角度为120°至150°，所述第二开孔角度为120°至150°。
[0024]优选地，所述发生器还包括第一通气管，插设于所述第一通气孔中；所述接收器还包括第二通气管，插设于所述第二通气孔中。
[0025]优选地，所述第一覆膜与所述第二覆膜为乳胶膜。
[0026]本实用新型提供的孔壁振动收发器，通过外力敲击第一振动结构，第一振动结构的振动带动第一弹簧的振动，第一弹簧的振动引起发生器内部的气压变化，进而带动第一覆膜发生振动，第一覆膜的振动则通过土层传输至第二覆膜，进而引起第二弹簧发生振动，解决了钻孔空间的不足而难以引起振动的发生与接收和接收器接收到的振动能量小的问题。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型实施例所述的发生器的结构示意图；
[0028]图2为图1所述的发生器的侧视图；
[0029]图3为图1所述的发生器的俯视图。
[0030]附图标记说明:第一套筒11，第一开孔111，第一底板12，第一覆膜13，第一通气孔141，第一顶板圈142，第一振动板143，第一不透气帆布144，第一弹簧15，第一振动传感器16，第一通气管17。
【具体实施方式】
[0031 ]下面结合附图对本实用新型做出进一步详细的说明。
[0032]本实用新型提供了孔壁振动收发器，包括发生器、接收器(图未示出)，参照图1、图2与图3，所述发生器包括:
[0033]第一套筒11，包括相对的第一端和第二端，所述第一套筒11侧壁上设有第一开孔111，其中，所述第一端上设有第一底板12，所述第一开孔111边缘处贴设有第一覆膜13;
[0034]第一振动结构，固定于所述第二端上，所述第一振动结构上设有可开闭的第一通气孔141，当所述第一通气孔141处于关闭状态时，所述第一振动结构、所述第一套筒11、所述第一覆膜13与所述第一底板12形成第一密封容置空间；
[0035]第一弹簧15，竖直地固定于所述第一底板12上，且与所述第一振动结构固定连接；
[0036]第一振动传感器16，固定于所述第一振动结构上，且设置于所述第一弹簧15内部；
[0037]所述接收器包括:
[0038]第二套筒，包括相对的第三端和第四端，所述第二套筒侧壁上设有第二开孔，其中，所述第三端上设有第二底板，所述第二开孔边缘处贴设有第二覆膜；
[0039]第二振动结构，固定于所述第四端上，所述第二振动结构上设有可开闭的第二通气孔，当所述第二通气孔处于关闭状态时，所述第二振动结构、所述第二套筒、所述第二覆膜与所述第二底板形成第二密封容置空间；
[0040]第二弹簧，竖直地固定于所述第二底板上，且与所述第二振动结构固定连接；
[0041 ]第二振动传感器，固定于所述第二振动结构上，且设置于所述第二弹簧内部；
[0042]所述第一开孔141开口弧度小于所述第二开孔开口弧度。
[0043]具体地，第一套筒11和第二套筒为圆柱形硬质套筒，第一弹簧15固定于第一底板12和第一振动结构之间以及第二弹簧固定于第二底板和第二振动结构之间实现了弹簧的振动；第一通气孔141用于向发生器内部通气，第二通气孔用于向接收器内部通气，进而保证第一覆膜13和第二覆膜与孔壁贴合效果最佳。
[0044]第一开孔141开口弧度小于第二开口弧度的目的是为了保证发生器传出的振动能够完全被接收器接收。
[0045]本实用新型提供的孔壁振动收发器应用于土层声波无损探测领域。
[0046]发生器与接收器的形状设置为相同结构是由于发生器在发生振动的同时能够引起接收器发生共振。
[0047]第一通气孔141和第二通气孔是可开闭的设置于第一振动结构和第二振动结构上。
[0048]本实用新型提供的孔壁振动收发器，通过外力敲击第一振动结构，第一振动结构的振动带动第一弹簧15的振动，第一弹簧15的振动引起发生器的气压变化，进而带动第一覆膜13的振动，由于第一覆膜13、第二覆膜在使用过程中均与土层紧密贴合在一起，因而第一覆膜13的振动能够通过土层传输至第二覆膜，进而引起设于接收器内部的第二弹簧发生振动，解决了钻孔空间的不足而难以引起振动的发生与接收和接收器接收到的振动能量小的问题。
[0049]优选地，所述孔壁振动收发器还包括与所述第一振动传感器、所述第二振动传感器连接的振动检测装置。
[0050]具体地，所述振动检测装置为振动检测仪。振动检测仪用于检测第一振动传感器16感应到的第一弹簧15的振动波形、第二振动传感器感应到的第二弹簧的振动波形。
[0051]使用时，在需要测量的土层中钻两个孔，且测算出两个钻孔之间的距离;然后将所述发生器置于第一钻孔中，将所述接收器置于第二钻孔中，且保证所述第一覆膜13与所述第二覆膜相对放置;通过第一通气孔141对发生器内部通气，直至第一覆膜13完全贴设于钻孔孔壁后再对第一通气孔141实施闭合，通过第二通气孔对接收器内部通气，直至第二覆膜完全贴设于钻孔孔壁后再对第二通气孔实施闭合，此时，第一密封容置空间内部和第二密封容置空间内部均形成一密闭容置空间;再对发生器的第一振动结构进行竖直方向的外力敲击，由于第一振动结构与第一弹簧15连接在一起的，第一弹簧15在竖直方向上会发生振动，第一振动传感器16在测量到第一弹簧15的振动信号的同时触发一第一信号发射至振动检测仪，振动检测仪记录下第一弹簧15的振动波形图；由于第一弹簧15的振动会导致第一密封容置空间内的气压变化，进而致使第一覆膜13发生内外振动，从而使钻孔孔壁产生垂直孔壁方向的振动，当振动传播至接收器位置处时，第二覆膜产生内外振动，引起接收器内部气压发生变化，进而使接收器内第二弹簧发生振动，第二传感器在接收到第二弹簧的振动的同时触发一第二信号发送至振动检测仪，振动检测仪记录下第二弹簧的振动波形图；振动检测仪显示屏上显示的两条振动波形的起跳点的时间差即为振动传播的时间，根据预先测量出的第一钻孔和第二钻孔间的距离与两条振动波形的起跳点的时间差的比值计算出振动的传播速度，通过对振动的传播速度进行分析，从而分析出土层的土体性质。
[0052 ]参照图1与图2，优选地，所述第一振动结构包括:
[0053]第一顶板圈142，形成为中空状的圆环结构，所述第一通气孔141设置于所述第一顶板圈142上；
[0054]第一振动板143，直径小于所述第一顶板圈142直径，所述第一振动板143与所述第一顶板圈142内壁通过第一不透气帆布144连接，所述第一弹簧15与所述第一振动板143固定连接；
[0055]所述第二振动结构包括:
[0056]第二顶板圈，形成为中空状的圆环结构，所述第二通气孔设置于所述第二顶板圈上；
[0057]第二振动板，直径小于所述第二顶板圈直径，所述第二振动板与所述第二顶板圈内壁通过第二不透气帆布连接，所述第二弹簧与所述第二振动板固定连接。
[0058]第一不透气帆布144、第二不透气帆布的设置是为了保证第一弹簧15和第二弹簧实现振动以及第一通气孔141闭合后以及第二通气孔闭合后发生器以及接收器内部均是密封的空间，进而保证第一覆膜13和第二覆膜能够一直稳固地贴设于孔壁上，保证第一覆膜13和第二覆膜振动传输的准确性。
[0059]参照图1，优选地，所述第一开孔111、所述第二开孔形成为环形开孔。
[0060]具体地，第一开孔111、第二开孔还可以设置为圆形孔、方形孔等。
[0061]优选地，所述第一开孔111角度为120°至150°，所述第二开孔角度为120°至150°，最优地，第一开孔111的角度值为120°，第二开孔的角度为150°。
[0062 ] 参照图1与图2，优选地，所述发生器还包括第一通气管17，插设于所述第一通气孔141中；所述接收器还包括第二通气管，插设于所述第二通气孔中。
[0063]第一通气管17和第二通气管的设置便于对发生器和接收器的通气方便迅速。本实用新型中，可以对第一通气孔141、第二通气孔可开闭的设置，在需要通气时，打开第一通气孔141、第二通气孔即可。同时，也将通气管17、第二通气管分别固定插设于第一通气孔141、第二通气孔中，通过对第一通气管17、第二通气管的可开闭的设置来实现对第一通气孔141、第二通气孔的开闭。
[0064]优选地，所述第一覆膜13与所述第二覆膜为乳胶膜。
[0065]乳胶膜的价格低廉，并且密封性较好。
[0066]本实用新型提供的孔壁振动收发器，通过外力敲击第一振动板143，第一振动板143的振动带动第一弹簧15的振动，第一弹簧15的振动引起发生器内部气压发生变化，进而带动第一覆膜13的振动，第一覆膜13的振动通过土层传输至第二覆膜，进而引起第二弹簧的振动。使用过程中，与第一振动传感器16、第二振动传感器连接的振动检测仪分别记录下的第一振动传感器16的振动波形与第二振动传感器的振动波形，通过计算两条振动波形的起跳点的时间差，能够测量出发生器与接收器之间的振动传播速度，根据计算出的振动传播速度可以对土层的性质做出相应分析，并能得到质量较高的分析数据。本实用新型提供的孔壁振动收发器解决了钻孔空间的不足而难以引起振动的发生与接收和接收器接收到的振动能量小的问题。且本实用新型提供的孔壁振动收发器结构简单，应用成本较低。
[0067]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.孔壁振动收发器，包括发生器、接收器，其特征在于，所述发生器包括: 第一套筒，包括相对的第一端和第二端，所述第一套筒侧壁上设有第一开孔，其中，所述第一端上设有第一底板，所述第一开孔边缘处贴设有第一覆膜； 第一振动结构，固定于所述第二端上，所述第一振动结构上设有可开闭的第一通气孔，当所述第一通气孔处于关闭状态时，所述第一振动结构、所述第一套筒、所述第一覆膜与所述第一底板形成第一密封容置空间； 第一弹簧，竖直地固定于所述第一底板上，且与所述第一振动结构固定连接； 第一振动传感器，固定于所述第一振动结构上，且设置于所述第一弹簧内部； 所述接收器包括: 第二套筒，包括相对的第三端和第四端，所述第二套筒侧壁上设有第二开孔，其中，所述第三端上设有第二底板，所述第二开孔边缘处贴设有第二覆膜； 第二振动结构，固定于所述第四端上，所述第二振动结构上设有可开闭的第二通气孔，当所述第二通气孔处于关闭状态时，所述第二振动结构、所述第二套筒、所述第二覆膜与所述第二底板形成第二密封容置空间； 第二弹簧，竖直地固定于所述第二底板上，且与所述第二振动结构固定连接； 第二振动传感器，固定于所述第二振动结构上，且设置于所述第二弹簧内部； 所述第一开孔开口弧度小于所述第二开孔开口弧度。2.根据权利要求1所述的孔壁振动收发器，其特征在于，所述孔壁振动收发器还包括与所述第一振动传感器、所述第二振动传感器连接的振动检测装置。3.根据权利要求1所述的孔壁振动收发器，其特征在于，所述第一振动结构包括: 第一顶板圈，形成为中空状的圆环结构，所述第一通气孔设置于所述第一顶板圈上； 第一振动板，直径小于所述第一顶板圈直径，所述第一振动板与所述第一顶板圈内壁通过第一不透气帆布连接，所述第一弹簧与所述第一振动板固定连接； 所述第二振动结构包括: 第二顶板圈，形成为中空状的圆环结构，所述第二通气孔设置于所述第二顶板圈上；第二振动板，直径小于所述第二顶板圈直径，所述第二振动板与所述第二顶板圈内壁通过第二不透气帆布连接，所述第二弹簧与所述第二振动板固定连接。4.根据权利要求1所述的孔壁振动收发器，其特征在于，所述第一开孔、所述第二开孔形成为环形开孔。5.根据权利要求4所述的孔壁振动收发器，其特征在于，所述第一开孔角度为120°至150°，所述第二开孔角度为120°至150°。6.根据权利要求1所述的孔壁振动收发器，其特征在于，所述发生器还包括第一通气管，插设于所述第一通气孔中；所述接收器还包括第二通气管，插设于所述第二通气孔中。7.根据权利要求1所述的孔壁振动收发器，其特征在于，所述第一覆膜与所述第二覆膜为乳胶膜。
【文档编号】G01N29/34GK205426864SQ201620188498
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】许年春, 冯桥木, 王国胜, 赵宝云, 吴同情, 李东升, 罗云菊, 王丽萍, 王子健
【申请人】重庆科技学院, 许年春
文档序号 :
【 10745329 】
技术研发人员：许年春,冯桥木,王国胜,赵宝云,吴同情,李东升,罗云菊,王丽萍,王子健
技术所有人：重庆科技学院,许年春
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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技术研发人员：许年春,冯桥木,王国胜,赵宝云,吴同情,李东升,罗云菊,王丽萍,王子健
技术所有人：重庆科技学院,许年春
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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