改进的孔中低频波速仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种改进的孔中低频波速仪，包括低频波速仪设置的供电接头、线路板、激发装置和检波器，在激发装置和检波器之间安装着阻尼器，在激发装置两侧的壳体上分别设置着第一纵向滑槽，由弧形弹簧钢条构成的上推靠器，其两端设置的第一滑块分别与相对应的第一纵向滑槽相配合，在检波器两侧的壳体上分别设置着第二纵向滑槽，由弧形弹簧钢条构成的下推靠器，其两端分别设置的第二滑块分别与相对应的第二纵向滑槽相配合。本实用新型专利技术结构合理，将激发振动波和检测组合为一体，中间用弹性阻尼结构相连接，检测时现场施工操作简单、测量精度高、检测施工成本低，可提供更为可靠及精准的地层弹性力学信息。准的地层弹性力学信息。准的地层弹性力学信息。

【技术实现步骤摘要】
改进的孔中低频波速仪


[0001]本技术属于孔中低频波速仪结构的改进，特别是一种改进的孔中低频波速仪。

技术介绍

[0002]孔中低频波速仪是一种测量地下岩层力学特性的仪器。先激发出频率为几赫兹到几百赫兹的机械振动波，再检测振动波在各种地层中传播速度的差异，即波速。波速测量广泛应用在工程地质、水文地质、构造地质、城市建设等领域。不同力学特性的岩、地层会有可分辨的波速差异。也就是说波速差异对应着力学特性。
[0003]目前的地层波速测量方法，大多数都采用在地面激发振动波，在地下钻孔中进行检测的方式。地面激发的振动波要经过各地层传输，再到达孔中检波仪器处被检测。随着测量地层深度增加，或者被测量的地层上覆盖有各种差异的地层，测得的波速信息会非常复杂。一般不能直接获得目的地层的波速信息。激发和接收之间的各地层特性不同，波的传播路径因折射而改变，要用所测资料解释目的地层的波速就非常麻烦，甚至无解。当振动源到目的地层间夹有软地层时，振动能量将会迅速被软地层吸收或衰减，孔中检波器处的信噪比就会大大降低，测量信息的精度也随之降低。
[0004]现有的孔中波速测量，大多是采用孔外激发方式。一般在地面激发，产生的振动波信号经过各个地层的传输，再到孔中的检波器处被接收测量。这样的波速测量方法，实际操作非常复杂，检测效率低，而且测量精度也较低。比如，测量时需要在地面放置一块较厚的大木板，并用重物压在板上面，靠人力用大锤砸在木板上产生振动。需要保证木板和地面有很好的贴合，使得在木板上的敲击振动能很好地先传递给地面，再经地层传播到孔中检波器的位置，由孔中检波器检测出有用信号。这种在地面激发，在孔中测量的方式，不能高频次进行，检测效率极低。随着地层深度的增加或有软地层的吸收时，传播到地层深处的波速信号就很小。激发信号迅速衰减，孔中能检测的信号小、信噪比随深度变增大变低，使得测量精度和置信度随深度增加越来越低。
[0005]有的仪器虽然采用了孔中激发方式，但只能是纵波激发方式。因为其振动激发是要借助井液耦合来输出能量。液体只能传输压缩波（纵波）不能传输剪切波（横波）。而当孔中没有井液时，就不能有效地激发出振动能量。
[0006]为了克服地面激发，孔中检测的缺点，也有波速测量采用孔中激发，孔中测量方式。目前采用这样测量方式的，一般都需要借助井液介质耦合在孔中激发出振动波。但借助井液介质耦合激发的方式不能产生剪切波（横波），没有剪切波信息还不能评估出完整的岩层力学信息。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于提供一种改进的孔中低频波速仪，其结构合理，将激发振动波和检测组合为一体，中间用弹性阻尼结构相连接，检测时现场施工操作简单、测量精度
高、检测施工成本低，可提供更为可靠及精准的地层弹性力学信息。
[0008]本技术的目的是这样实现的：一种改进的孔中低频波速仪，包括低频波速仪设置的供电接头、线路板、激发装置和检波器，在激发装置和检波器之间安装着阻尼器，在激发装置两侧的壳体上分别设置着第一纵向滑槽，由弧形弹簧钢条构成的上推靠器，其两端设置的第一滑块分别与相对应的第一纵向滑槽相配合，在检波器两侧的壳体上分别设置着第二纵向滑槽，由弧形弹簧钢条构成的下推靠器，其两端分别设置的第二滑块分别与相对应的第二纵向滑槽相配合。
[0009]本技术的激发和测量都是在孔中进行。仪器采用是紧贴孔壁的激发方式，同时产生纵波和横波，并且保证横波和纵波的激发强度基本相同。仪器用推靠臂让激发装置和接收传感器与孔壁有很好的接触，振动能量直接在要测量的地层中产生和传播，和孔中有无井液无关。由于激发和检测的传感器距离是固定的，测量信息处理简单。激发强度和检测灵敏度也不受深度或软地层的衰减影响。
[0010]本技术采用单片机自动控制激发和接收。测量可以多次重复进行，检测频次高，获取的信息丰富可靠，测量效率高，测量过程几乎没有人为影响因素。
[0011]本技术振动波激发和检波测量组合在一体，中间用特殊的弹性阻尼结构相连接。仪器工作时，推靠器会把激发和检波接收传感器推靠在孔壁上，这样激发和接收就是经过孔壁传输的振动波，也就是经过岩层传输的振动信号，反应了地层的弹性力学特性。这样的结构方式使得激发和接收不需要借助井液介质，其最大好处是孔壁既可以传播压缩波也能传播剪切波，测量的信息完整。由于激发功率和接收灵敏度都不变，激发到接收的距离不变，测量的信息只反应了地层的特性，资料解释也就非常简单。仪器设计的弹性阻尼结构防止了直达波的干扰。
[0012]检波器，接收经过地层传输的波速信号。检波器同时接收经过地层传来的纵、横波信号。阻尼器，阻断或减弱激发装置产生的信号直接耦合到检波器上。激发装置在孔中岩层上激发出低频振动波。上推靠器把仪器激发装置推靠、贴紧在孔壁上。仪器电路板，提供激发装置所需电源，测量和处理波速信号等。仪器上半部的电缆接头部分，连接测量电缆到地面供电装置和数据处理计算机。
[0013]安装在仪器电路板上的单片机控制伺服电机，电机按程序要求带动曲柄杆操作一特殊形状的杠杆和击打锤。杠杆转动先是在弹性扭簧上储能，后是把扭簧上储存的弹性势能经过击打锤释放，激发到地层中。由于特别设计了激发装置4.的方向，在地层中同时会产生剪切和压缩两种形式的振动波。
[0014]激发装置产生的振动波经过地层传播到达检波器处。检波器可以同时检测剪切和压缩两种振动波的波速。
[0015]激发装置和检波器之间设计了一套阻尼器。阻尼器是用来阻断或减弱振动波经过仪器本身传播的可能路径。这种经仪器本身传播的信号和地层特性无关，是无用信号。
[0016]本技术的孔中低频波速仪是测试岩层波速的仪器。可以同时测量在岩层中的两种波速信息，即纵波和横波波速。仪器下放到所测地层的层位上工作，这样激发和检测是在同一地层中进行。能保证测试的真实性和精度。本专利技术解决了直达波对测量信号干扰的难题，激发装置和检波器是一体的，激发和接收是等间距的。上、下推靠器保证了传感器和地层能很好地接触到地层，尽可能使检波器能接收到经地层传播的信号，保证了测量精度
和结果地置信度。
[0017]本技术的关键点是孔中定向贴壁激发和接收方式，解决了地面激发，孔中测量方式的诸多缺点，也克服了依赖井液孔中激发，没有剪切波速的不足。
[0018]1.激发装置可以同时产生压缩波和剪切波。
[0019]2.激发和接收之间用特殊的弹性阻尼结构来延迟和衰减直达波，保证测量信号的有效性。
[0020]贴壁激发振动波，可以不依赖井液，不仅可以同时激发产生压缩波和剪切波，还意味着仪器也可以在干孔中应用。仪器有更为广泛的应用场合。收发之间采用弹性阻尼结构连接，阻断或最大限度地减弱了直达波的传播。
[0021]本技术使用测量时，通过测量电缆把仪器下放到所测地层的层位上。激发和检测处在同一地层中，激发强度不变，检测灵敏度不变，保证了波速测量不受孔深影响和人为因素影响。孔中测量是单片机控制自动进行的，可以在岩层原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进的孔中低频波速仪，包括低频波速仪设置的供电接头(1)、线路板(2)、激发装置(4)和检波器(10)，其特征是：在激发装置(4)和检波器(10)之间安装着阻尼器(7)，在激发装置(4)两侧的壳体上分别设置着第一纵向滑槽(5)，由弧形弹簧钢条构成的上推靠器(3)，其两端设置的第一滑块(6)分别与相对应的第一纵向滑槽(5)相配合，在检波器(10)两侧的壳体上分别设置着第二纵向滑槽(8)，由弧形弹簧钢条构成的下推靠器(11)，其两端分别设置的第二滑块(9)分别与相对应的第二纵向滑槽(8)相配合。2.根据权利要求1所述的改进的孔中低频波速仪，其特征是：改进的孔中低频波速仪的结构为自上而下依次设置着激发装置(4)和检波器(10)，在激发装置(4)上壳体的上端设置着供电接头(1)，在激发装置(4)上壳体内设置着线路板(2)，在激发装置(4)内设置着激发器，激发装置(4)下端连接座安装的阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：马曾虎，李新均，黄丹，李军，赵振华，刘元英，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六五三部队，
类型：新型
国别省市：