一种交叉排列多频率高温高压换能器制造技术

本发明专利技术提供了一种交叉排列多频率高温高压换能器，包括振动辐射体，与振动辐射体的振动面中心呈十字交叉分布的五个分隔圆槽相对应的五个不同频率的纵横波复叠振子，将五个纵横波复叠振子与振动辐射体固定套接的金属外屏蔽罩，以及分别与五个纵横波复叠振子的引出导线相连接的智能超声成像系统。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术通过外力在换能器端面对受试岩体或孔隙介质注入或释放出不同的流体、气体介质，分析提供受试岩体或孔隙介质的内部流体或气体的相态变化、吸附效应、频率响应、裂隙的存在和分布走向特征及其声学参数，实现对大体量岩芯和孔隙介质多种实验的目的。

A kind of cross array multi frequency high temperature and high pressure transducer

【技术实现步骤摘要】
一种交叉排列多频率高温高压换能器
本专利技术涉及岩石、煤炭超声波检测
，尤其涉及一种交叉排列多频率高温高压换能器。
技术介绍
在地球物理勘察技术中，钻探地球深部取其地下岩芯，由各个研究机构和相关院校对它进行岩性和相关特征的研究和实验，是目前广泛应用的方法，但模拟地下高温、高压状态下超声直达波实验目前尚在小试件、单频率和单点测试纵横波的状态，对于直径大于八厘米的大试件，显然一个单点、单频的波形和数据已经不能满足测试的要求和科研的需求，特别是需要对大体量岩芯在高温、高压状态下，进行压裂和孔隙介质的内部流体的相态变化、频率响应、裂隙的存在及其发育分布走向特征等的研究中更显不足。传统的用于实验室内在高温、高压下测试圆柱状岩芯样品的换能器，一般测试面积较小且是单频率一点测试。但是对测试大于八厘米直径的大体积岩芯试件来说，特别是需要在同等耦合边界条件下，对岩芯样品进行多种声频率多点的试验，了解大体积岩芯试件在施加压力形成局部裂隙的位置、走向、分布时，单一点测试是不能完成的。如何解决上述技术问题为本专利技术面临的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种交叉排列多频率高温高压换能器。本专利技术是通过如下措施实现的：一种交叉排列多频率高温高压换能器，其中，包括振动幅射体，与所述振动辐射体的振动面中心呈十字交叉分布的五个分隔圆槽相对应的五个纵横波复叠振子，将五个所述纵横波复叠振子与所述振动辐射体固定套接的金属外屏蔽罩，以及分别与五个所述纵横波复叠振子的引出导线相连接的智能超声成像系统；五个所述纵横波复叠振子在所述金属外屏蔽罩内中心振子，以及中心振子四周形成上、下与左、右各两个剪切横波振子，上、下两个剪切横波振子的剪切横波的极性方向与中心振子剪切横波极性方向相同，左右两个剪切横波振子的剪切横波的极性方向与中心振子剪切横波极性方向相差90°设置，五个所述纵横波复叠振子分别套压在各自的振子外壳中，并与五个所述分隔圆槽相对应，形成五个不同频率、不同位置的所述纵横波复叠振子，将所述外屏蔽罩套入所述屏蔽罩圆槽中，引出十根引出导线，构成交叉排列多频率高温高压换能器。作为本专利技术提供的一种交叉排列多频率高温高压换能器进一步优化方案，在所述振动幅射体辐射面的屏蔽罩圆槽之外的圆周上设置两导流孔和两螺钉孔，两所述导流孔与两所述螺钉孔等间距交错设置。作为本专利技术提供的一种交叉排列多频率高温高压换能器进一步优化方案，每个所述纵横波复叠振子是由依次同心复叠的耦合膜片、纵波压电振动片、剪切横波压电振动片和声吸收堆，形成振动堆；每个所述纵横波复叠振子还包括两引出导线，其中一个引出导线的一端连接在所述纵波压电振动片与剪切横波压电振动片连接面，另一个所述引出导线的一端连接在所述剪切横波压电振动片和声吸收堆的连接面。作为本专利技术提供的一种交叉排列多频率高温高压换能器进一步优化方案，在所述振动辐射体振动面的五个所述分隔圆槽外界设有与其同心的所述屏蔽罩圆槽，两所述导流孔和两所述螺钉孔置于所述屏蔽罩圆槽外侧的同一个圆周上。作为本专利技术提供的一种交叉排列多频率高温高压换能器进一步优化方案，所述纵波压电振动片与剪切横波压电振动片为不同频率的纵波压电振动片和不同频率的剪切横波压电振动片。作为本专利技术提供的一种交叉排列多频率高温高压换能器进一步优化方案，在每个所述纵横波复叠振子外侧，自内向外依次套有隔离环和振子外壳，每个所述纵横波复叠振子的耦合膜片顶面粘贴在所述分隔圆槽内的平面上，五个所述纵横波复叠振子套压各自的振子外壳于五个所述分隔圆槽中。作为本专利技术提供的一种交叉排列多频率高温高压换能器进一步优化方案，所述振动辐射体周围设有○型密封圈，且所述振动辐射体配合套入换能器外围设备的高压堵头前部，所述振动辐射体前部置有相互连通，且自其径向方向同心设有圆形导流槽，所述导流槽与所述导流孔、螺钉孔相互连通，两所述螺钉孔与高压堵头的筒体配合，两所述导流孔与所述高压堵头的导流口相对应，以引入或导出液体或气体。作为本专利技术提供的一种交叉排列多频率高温高压换能器进一步优化方案，所述智能超声成像系统包括控制器、高速采集器、可调节输出功率的多功能发射机、专用电源、电子衰减器、多通道精密程控放大器和计算机；所述换能器可以是发射换能器或接收换能器；所述换能器可以是发射换能器时，所述可调节输出功率的多功能发射机的输出端A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10连接于发射换能器的十个引出导线1.2.3.4.5.6.7.8.9.10；所述控制器的控制端分别连接所述高速采集器、电子衰减器、专用电源和可调节输出功率的多功能发射机，所述高速采集器的输入端连接所述电子衰减器，构成数据采集信号传输通道；所述换能器可作为接收换能器时，所述多通道精密程控放大器输入端B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10分别连接收换能器十个引出导线1'2'3'4'5'6'7'8'9'10'；所述计算机的接口连接于所述高速采集器，构成信号采集传输通路；所述发射换能器或所述接收换能器、可调节输出功率的多功能发射机、专用电源、电子衰减器、多通道精密程控放大器依次连接，构成换能器发射/接受信号传输通路。作为本专利技术提供的一种交叉排列多频率高温高压换能器进一步优化方案，所述耦合膜片、纵波压电振动片、剪切横波压电振动片和声吸收堆之间通过粘合剂相互粘合。本专利技术的有益效果为：本专利技术换能器的五组纵横波复叠振子，一组设置在换能器受压振动辐射体的轴心点，其余以十字交叉分布，四周分布的纵横波振子组可根据实际使用情况增加或减少，纵波压电振动片、剪切横波压电振动片是同轴复叠设置，上下与左右剪切横波振子极性相差90度，换能器的振动辐射体的幅射端面带有导流槽，其耐压50MPa，整体耐高温150℃，换能器振动辐射体侧周边开有防液○型密封圈槽，与外围设备的高压堵头可装配形成一体；该交叉排列多频率高温高压换能器可以配用岩石多功能智能超声成像系统，非常方便、快捷地在高温、高压状态下，分区域多点测试出岩芯、煤炭等非金属大体积材料的各点不同频率的纵波、不同向量剪切横波波速、声衰减量、频率稳定度等波形和数据等声学参数；计算其泊松比、杨氏模量、剪切模量、拉梅系数、衰减系数等物理参数，了解试件各点区域的内部介质，在不同频率的作用下的频率响应；并通过各点各区域不同相位的剪切横波波速的变化，判断试件是否各向同性或各向异性，通过各点的交叉测试功能，实现成像功能，观察试件内部是否已有裂隙或试件受压后产生的裂隙和裂隙的分布走向，判断试件各点区域的内部状况；分析提供大岩芯或孔隙介质的内部流体或气体的相态变化、吸附效应、多频率响应等声学实验参数，是一个非常实用的特殊检测装置。附图说明图1为本专利技术交叉排列多频率高温高压换能器局部剖面示意图。图2为本专利技术交叉排列多频率高温高压换能器中振动幅射体的仰视图。图3为本专利技术交叉排列多频率高温高压换能器中振动幅射体的俯视图。图4为本专利技术交叉排列多频率高温高压换能器智能超声成像系统电原理方框示意图实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交叉排列多频率高温高压换能器，其特征在于，包括振动幅射体(4)，与所述振动辐射体(4)振动面中心呈十字交叉分布的五个分隔圆槽(15)相对应的五个纵横波复叠振子，将五个所述纵横波复叠振子与所述振动辐射体(4)固定套接的金属外屏蔽罩(11)，以及分别与五个所述纵横波复叠振子的引出导线(12)相连接的智能超声成像系统；/n五个所述纵横波复叠振子在所述金属外屏蔽罩(11)内中心振子，以及中心振子四周形成上、下与左、右各两个剪切横波振子，上、下两个剪切横波振子的剪切横波的极性方向与中心振子剪切横波极性方向相同，左右两个剪切横波振子的剪切横波的极性方向与中心振子剪切横波极性方向相差90°设置，五个所述纵横波复叠振子分别套压在各自的振子外壳(10)中，并与五个所述分隔圆槽(15)相对应，形成五个不同频率、不同位置的所述纵横波复叠振子，将所述外屏蔽罩(11)套入所述屏蔽罩圆槽(1)中，引出十根所述引出导线(12)，构成交叉排列多频率高温高压换能器。/n

【技术特征摘要】
1.一种交叉排列多频率高温高压换能器，其特征在于，包括振动幅射体(4)，与所述振动辐射体(4)振动面中心呈十字交叉分布的五个分隔圆槽(15)相对应的五个纵横波复叠振子，将五个所述纵横波复叠振子与所述振动辐射体(4)固定套接的金属外屏蔽罩(11)，以及分别与五个所述纵横波复叠振子的引出导线(12)相连接的智能超声成像系统；
五个所述纵横波复叠振子在所述金属外屏蔽罩(11)内中心振子，以及中心振子四周形成上、下与左、右各两个剪切横波振子，上、下两个剪切横波振子的剪切横波的极性方向与中心振子剪切横波极性方向相同，左右两个剪切横波振子的剪切横波的极性方向与中心振子剪切横波极性方向相差90°设置，五个所述纵横波复叠振子分别套压在各自的振子外壳(10)中，并与五个所述分隔圆槽(15)相对应，形成五个不同频率、不同位置的所述纵横波复叠振子，将所述外屏蔽罩(11)套入所述屏蔽罩圆槽(1)中，引出十根所述引出导线(12)，构成交叉排列多频率高温高压换能器。


2.根据权利要求1所述的交叉排列多频率高温高压换能器，其特征在于，在所述振动幅射体(4)辐射面的屏蔽罩圆槽(1)之外的圆周上设置两导流孔(2)和两螺钉孔(3)，两所述导流孔(2)与两所述螺钉孔(3)等间距交错设置。


3.根据权利要求1或2所述的交叉排列多频率高温高压换能器，其特征在于，每个所述纵横波复叠振子是由依次同心复叠的耦合膜片(9)、纵波压电振动片(6)、剪切横波压电振动片(7)和声吸收堆(8)，形成振动堆；
每个所述纵横波复叠振子还包括两引出导线(12)，其中一个引出导线(12)的一端连接在所述纵波压电振动片(6)与剪切横波压电振动片(7)连接面，另一个所述引出导线(12)的一端连接在所述剪切横波压电振动片(7)和声吸收堆(8)的连接面。


4.根据权利要求1所述的交叉排列多频率高温高压换能器，其特征在于，在所述振动辐射体(4)振动面的五个所述分隔圆槽(15)外界设有与其同心的所述屏蔽罩圆槽(1)，两所述导流孔(2)和两所述螺钉孔(3)置于所述屏蔽罩圆槽(1)外侧的同一个圆周上。


5.根据权利要求3所述的交叉排列多频率高温高压换能器，其特征在于，所述纵波压电振动片(6)与剪切横波压电振动片(7)为不同频率的纵波压电振动片和不同频率的剪切横波压电振动片。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：宦浩然，宦康宁，田美琴，
申请(专利权)人：扬州东方超声科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32