一种基于弹性波确定岩石参数的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及地质勘测技术领域，具体涉及一种基于弹性波确定岩石参数的装置，包括锤体、传感器、压电换能器及AD转换器；本发明专利技术提供了一种基于弹性波确定岩石参数的装置，使用压电锤头激发弹性波，通过对收集到的弹性波进行处理分析，能够探测野外岩体孔隙，物理参数以及判别岩石风化程度，大大降低了野外工作者的工作量，同时也提高了野外探测的精度，使工作效率大幅度提升，特别适用于野外工作岩石参数的判别和探测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弹性波确定岩石参数的装置
本专利技术涉及地质勘测
，具体涉及一种基于弹性波确定岩石参数的装置。
技术介绍
弹性波是在固体材料中传播的物质粒子的微小振动传播形成的波，也曾被称为“机械波”、“应力波”、“地震波”等。由于变形微小，物体处于弹性状态，因此被称为弹性波；弹性波包括：冲击弹性波、超声波、声波。对岩体表面敲击后，敲击部位及其附近产生振动。同时，该振动又会以弹性波的形式向四周扩散，即形成冲击弹性波。超声波可以作为冲击弹性波的一个特例。锤击产生冲击弹性波属于无损检测技术，又称非破坏检查技术，就是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下，利用物质中因有缺陷或组织结构上的差异存在而会使其某些物理性质的物理量发生变化的现象，以不使被检查物使用性能和形态受到损伤为前提，通过一定的检测手段来测试、显示和评估这些变化。在野外环境中，地表岩体的强烈风化，以及各种地质作用，地质构造以及其他地质现象的存在，对野外调查人员提出了严格的精度要求。由于野外地质环境极其复杂多变，工作者有时不可能较高精度的判别岩石的各项参数。
技术实现思路
(一)解决的技术问题本专利技术目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于弹性波确定岩石参数的装置，可以大大减少工作量，并且可以以较高的精度给出地质岩体的风化程度，物理参数以及孔隙分布情况，能够在野外环境中智能的探测岩石的物理参数以及判别其风化程度。(二)技术方案一种基于弹性波确定岩石参数的装置，包括锤体、传感器、压电换能器及AD转换器；所述锤体包括锤柄、锤头；所述锤柄为T型；所述锤头分为物理锤头和压电锤头，分别螺纹连接锤柄顶部两端；所述传感器包括加速度传感器、声波收集器；所述声波收集器设置在锤柄连接物理锤头端；所述加速度传感器设置有支架，通过支架连接锤柄末端；所述压电换能器设置在锤柄内部偏中部位置；所述压电锤头、声波收集器和加速度传感器分别与压电换能器电路连接；所述压电换能器与所述AD转换器电路相连；所述锤柄上还设置有开关。优选的，所述压电换能器通过信号导入线分别电路连接压电锤头、声波收集器及加速度传感器；所述信号导入线连接开关。优选的，所述锤柄上均匀设置有3个信号导出口，通过信号导出线分别电路相连压电换能器，对应压电锤头、声波收集器和加速度传感器3组信号；所述AD转换器上设置有3个信号插口，与锤柄的3个信号导出口对应连接。优选的，所述支架分为上支架和下支架；所述上支架包括一级立柱及转动折杆，转动折杆对称设置一级立柱两侧；所述一级立柱设置有螺纹通孔；所述转动折杆成C形，端部设置有对称螺栓；所述下支架包括二级立柱、一级折杆及二级折杆，一级折杆对称设置在二级立柱两侧，二级折杆均匀设置在一级折杆上，整体成翅膀状；所述二级立柱顶部设置有顶部螺栓；所述加速度传感器设置在二级折杆端部；所述支架设置有四号信号线。优选的，所述锤柄末端设置有对称螺栓接口。优选的，所述锤柄下部外壁设置有纹路或凹槽。优选的，所述加速度传感器依次排列在岩体表面。优选的，所述物理锤头为钢制材料；所述压电锤头为压电材料。(三)有益效果本专利技术提供了一种基于弹性波确定岩石参数的装置，使用压电锤头激发弹性波，通过对收集到的弹性波进行处理分析，能够探测野外岩体孔隙，物理参数以及判别岩石风化程度，大大降低了野外工作者的工作量，同时也提高了野外探测的精度，使工作效率大幅度提升，特别适用于野外工作岩石参数的判别和探测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的，保护一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中锤体的结构图；图2为本专利技术中锤体的开关与一号信号导入线的连接示意图；图3为本专利技术中AD转换器的结构图；图4为本专利技术中上支架的结构图；图5为本专利技术中下支架的结构图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1-物理锤头，2-锤柄，201-螺栓接口，3-压电锤头，4-开关，5-锤头插口，501-一号信号导入线，502-一号信号导出口，503-一号信号导出线，6-声波收集器，601-二号信号导入线，602-二号信号导出口，603-二号信号导出线，7-加速度传感器，701-三号信号导入线，702-三号信号导出口，703-三号信号导出线，8-压电换能器，9-AD转换器，901-一号插口，902-二号插口，903-三号插口，10-上支架，1001-一级立柱，1002-转动折杆，1003-对称螺栓，1004-螺栓通孔，11-下支架，1101-二级立柱，1102-一级折杆，1103-二级折杆，1104-顶部螺栓，12-四号信号线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。首先对本专利技术采用的传感器的作用原理进行说明，压电换能器8是利用某些单晶材料的压电效应和某些多晶材料的电致伸缩效应来将电能与声能进行相互转换的器件；压电锤头3击打岩体，由于压电效应，会产生电荷，电荷会沿着导线传给压电换能器8，压电换能器8将传到过来的模拟信号转换成电信号，并将电信号传给AD转换器9，AD转换器9会将电信号转换成数字信号并进行处理计算，从而算出弹性模量和泊松比；加速度传感器7均布于岩体表面，压电锤头3击打岩体，形成弹性波，弹性波遇到裂隙，断裂，会发生反射，该反射波会通过加速度传感器7形成模拟信号，传给压电换能器8转换成电信号，再传给AD转换器9，AD转换器9会将电信号转换成数字信号并进行处理计算，从而分析出岩体中各个断裂距离传感器的位置。声波收集器6是当压电锤头击打岩体时，会发出声音；不同风化程度的岩体，在被撞击时所发出的音频不同，声波收集器6此时接受此音频，将此音频信号通过压电换能器8传输给AD转换器9，AD转换器9会将电信号转换成数字信号并进行处理计算，从而概略的给出风化程度指标。具体参看图1，一种基于弹性波确定岩石参数的装置，包括锤体、传感器、压电换能器8及AD转换器9。锤体包括锤柄2、锤头；锤柄2为T型；锤头分为物理锤头1和压电锤头3，分别螺纹连接锤柄2顶部两端，均为可拆卸式，灵活性高。物理锤头1为钢制材料，用于一般野外锤击岩体，起到破碎岩体的作用，提高地质工作者的工作效率；压电锤头2为压电材料，用于敲击岩体，产生信号。压电换能器8设置在锤柄2内部偏中部位置；压电锤头3与压电换能器8电路连接，具体的，压电锤头3和锤柄2设置有对应的锤头插口5，压电换能器8通过一号信号导入线501电路连接锤头插口5；传感器包括加速度传感器7、声波收集器6；声波收集器6设置在锤柄连接物理锤头1端，与压电换能器8通过二号信号导入线601连接；加速度传感器7设置有支架，通过支架连接锤柄2末端，具体的，参看图4、图5，支架分为上支架10和下支架11；上支架28包括一级立柱1001及转动折杆1002，转动折杆1002对称铰接一级立柱1001两侧；一级立柱1001加工有螺纹通孔1004；转动折杆1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于弹性波确定岩石参数的装置，包括锤体、传感器、压电换能器及AD转换器，其特征在于：所述锤体包括锤柄、锤头；所述锤柄为T型；所述锤头分为物理锤头和压电锤头，分别螺纹连接锤柄顶部两端；所述传感器包括加速度传感器、声波收集器；所述声波收集器设置在锤柄连接物理锤头端；所述加速度传感器设置有支架，通过支架连接锤柄末端；所述压电换能器设置在锤柄内部偏中部位置；所述压电锤头、声波收集器和加速度传感器分别与压电换能器电路连接；所述压电换能器与所述AD转换器电路相连；所述锤柄上还设置有开关。

【技术特征摘要】
1.一种基于弹性波确定岩石参数的装置，包括锤体、传感器、压电换能器及AD转换器，其特征在于：所述锤体包括锤柄、锤头；所述锤柄为T型；所述锤头分为物理锤头和压电锤头，分别螺纹连接锤柄顶部两端；所述传感器包括加速度传感器、声波收集器；所述声波收集器设置在锤柄连接物理锤头端；所述加速度传感器设置有支架，通过支架连接锤柄末端；所述压电换能器设置在锤柄内部偏中部位置；所述压电锤头、声波收集器和加速度传感器分别与压电换能器电路连接；所述压电换能器与所述AD转换器电路相连；所述锤柄上还设置有开关。2.根据权利要求1所述的一种基于弹性波确定岩石参数的装置，其特征在于：所述压电换能器通过信号导入线分别电路连接压电锤头、声波收集器及加速度传感器；所述信号导入线连接开关。3.根据权利要求1所述的一种基于弹性波确定岩石参数的装置，其特征在于：所述锤柄上均匀设置有3个信号导出口，通过信号导出线分别电路相连压电换能器，对应压电锤头、声波收集器和加速度传感器3组信号；所述AD转换器上设置有3个信号插口，与锤柄的...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦胜伍，姚添淇，吕江峰，龚文曦，赵晓岚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22