[科普中國]-超聲波圍巖裂隙探測儀

超聲波圍巖裂隙探測儀是應(yīng)用超聲波探測巷道圍巖松動范圍和應(yīng)力變化的一種電子儀表。超聲波圍巖裂隙探測儀由主機、“一發(fā)雙收”探頭、封孔器、注水器及充電器等部分組成。

簡介超聲波圍巖裂隙探測儀是應(yīng)用超聲波探測巷道圍巖松動范圍和應(yīng)力變化的一種電子儀表1。

超聲波圍巖裂隙探測儀結(jié)構(gòu)超聲波圍巖裂隙探測儀由主機、“一發(fā)雙收”探頭、封孔器、注水器及充電器等部分組成。主機采用集成電路，半導體數(shù)碼顯示，自備電池，為便攜式。探頭由發(fā)射換能器、接受換能器、隔聲連接筒組成。

超聲波圍巖裂隙探測儀原理該儀器是利用聲波在巖體中傳播速度與巖體所受應(yīng)力大小和裂隙情況有關(guān)的原理，將探頭放入鉆孔中，測定巖體的聲速變化，反映圍巖的松動范圍及應(yīng)力的變化。聲速的測定則是通過聲波在鉆孔中一定距離內(nèi)所傳播時間的量測來實現(xiàn)的。圖1-43為儀器的原理圖。

在鉆孔中放入發(fā)射換能器F，接受換能器S1與S2。發(fā)射換能器F在鉆孔中發(fā)射超聲波，在孔壁周圍產(chǎn)生滑行波沿著鉆孔傳播。當首波傳播到接受換能器S1時，S1將聲能轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)過接收器Ⅰ放大整形，使控制器翻轉(zhuǎn)，將計數(shù)門開啟。頻率為10MHz的晶體振蕩信號通過計數(shù)門進入計數(shù)器，計數(shù)器開始計數(shù)。當滑行波繼續(xù)傳播到接受換能器S2時，S2亦將聲能轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)接收器Ⅱ放大整形，使控制器翻轉(zhuǎn)回來，將計數(shù)門關(guān)閉，計數(shù)器停止計數(shù)，完成一次測量，顯示讀數(shù)。

上述測量方法系雙收法。也可做單收法測量，此時發(fā)射換能器F在發(fā)射超聲波的同時，即使控制器翻轉(zhuǎn)，計數(shù)器開始計數(shù)，接受換能器S1或S2收到信號后再使控制器翻轉(zhuǎn)回來，停止計數(shù)，顯示讀數(shù)，完成S1或S2的單收測量2。

主要技術(shù)性能發(fā)射電壓：480V；

超聲波頻率：36×103Hz；

測量顯示范圍：0.1-999.9μs；

分辨率：0.1μs；

重復測量誤差：≤0.2μs；

電源：采用兩組電池組，GNY-3型5節(jié)串聯(lián)，GN-255型5節(jié)串聯(lián)；

探頭直徑：36mm；

換能器間距：140mm；

測孔深度：2m（可根據(jù)需要加大）；

測孔方位：可測向下、向上和任意傾角的鉆孔；

防爆類型：礦用安全火花型。

測試方法測試時先將探頭放入測孔最深處，用封孔器封好孔，注滿水。然后開始測試，每次從里向外移動一定距離，重復計下儀器讀數(shù)3-5遍，一直測到孔口或測到破碎嚴重地方為止，在測試過程中便可以初步判斷出巖體的松動范圍。待做出聲速V與孔深L的變化曲線，即V=f（L）曲線，便可以比較精確地判斷出巖體的松動范圍3。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王強 - 副教授 - 西南大學