一种风钻孔声波测试装置的制作方法

本实用新型属于一种风钻孔声波测试装置。

背景技术：

在水利、水电、建筑、交通等行业的工程建设中，需对勘探平洞、施工支洞、地下洞室群等的围岩质量进行风钻孔声波测试，以了解洞室群围岩的完整性，确定开挖过程中洞壁的松弛影响厚度，评价固结灌浆处理效果等。

在风钻孔声波测试过程中，需要将声波探头伸入风钻孔内，常用水作耦合剂，要求测试自孔口至孔底全孔段的孔壁岩体波速。

常规单发双收声波探头结构如图1所示，包括在探管10上，自上而下依次布置的第五换能器5、第六换能器6、和第七换能器7，其中第五换能器5为发射型换能器，第六、第七换能器为接收型换能器。现有的测试过程中，风钻孔8直径一般为40mm，要求每间隔200mm对风钻孔8进行一次测试，因此第六、第七换能器之间的间距为200mm。

测量方式根据孔深位置的不同分为两种：

（1）当测试装置伸入的孔深大于600mm时，如图1所示，探头正常下放，即第五换能器5位于上部，第六、第七换能器依次位于下部。整个系统最大总直径保持为探头直径大小，即28mm，探头和电缆到孔壁的间隙有12mm左右。

（2）当测试装置伸入的孔深小于600mm时，如图2所示，现有技术的做法是，需要将探管10从风钻孔中取出，然后倒置过来再重新放入风钻孔8中，此时电缆14和探管10需捆在一起。由于探管10直径28mm，单根电缆直径为3.5～5mm；共有三根电缆，整个探头系统总直径增大达36.5mm，探管10和电缆到孔壁的间隙仅有3.5mm左右。之所以要倒置，是因为探管本身具有一定的长度，发射换能器位于探管连接电缆的顶部一端，接收换能器位于探管底端，当进行较小的孔深测量时，如果不倒置，则会出现无法测量的情况。

现有技术的结构和方法所产生的缺陷有：当从第（1）种工况切换到第（2）中工况时，需取出探头和捆绑电缆，耗时相对较长，测试步骤繁琐。捆绑电缆的探头因系统有效总直径增大，电缆易被孔壁岩体磨破而漏电；当测量成百上千个风钻孔时，电缆需反复对折，极易造成电缆折断。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种测试操作简便、可有效保护电缆的风钻孔声波测试装置。

本实用新型解决问题的技术方案是：一种风钻孔声波测试装置，包括探管,在探管上，自上而下依次布置有第一换能器、第二换能器、第三换能器和第四换能器；

所述第一换能器和第四换能器均为收发兼用型换能器；第二换能器和第三换能器均为接收型换能器；

所述第一、第二、第三、第四换能器均与终端设备通过电缆电连接。

上述方案中，收发兼用型换能器是现有技术中已有的元器件，通过增加换能器的数量以及改变换能器的功能，使得在测试过程中探管不倒置也能测得孔深600mm以内孔段的数据。

进一步的，所述第一换能器和第二换能器之间的间距为200mm；第三换能器和第四换能器之间的间距为200mm。

所述第二换能器和第三换能器之间的间距为100～200mm。

按照国家标准的操作测试程序，需测试每间隔200mm孔段的数据，因此换能器之间的间距为固定值。

优选的，所述第二换能器和第三换能器之间设有伸缩节。伸缩节用于根据实际需要调整第二换能器和第三换能器之间的间距。

进一步的，所述终端设备上设有可供电缆插拔的第一接收端口、第二接收端口以及发射端口；

从风钻孔孔口往孔底顺序测量方式，测试过程包括如下步骤：

（a）进行孔深小于600mm段测量时，探管呈正常下放状态，第一换能器位于上部，第四换能器位于下部；此时第四换能器通过电缆与发射端口连接，第一换能器通过电缆与第二接收端口连接，第二换能器通过电缆与第一接收端口连接，第三换能器空置；

（b）进行孔深大于或等于600mm段测量时，探管仍是维持正常下放状态，此时第一换能器通过电缆与发射端口连接，第三换能器通过电缆与第一接收端口连接，第四换能器通过电缆与第二接收端口连接，第二换能器空置；

从风钻孔（8）孔底往孔口顺序测量方式时，测试步骤与上述步骤相反，即先进行步骤（b），再进行步骤（a）。

本实用新型的显著效果是：

1.克服了原探头的不足，无需倒置探管，测试时耗时明显缩短（测试2m左右孔深的风钻孔，可节约时间近50%）。

2.由于无需倒置探管，不需捆绑电缆，探头系统有效直径没有增大，电缆既不易磨破，也不会折断。

实践证明，按照该新方案设计制造的测试装置具有安装方便、使用灵活、适用性好、效率高、经济耐用等特点，其操作简单，适宜推广。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为现有技术进行孔深大于或等于600mm段测量时的示意图。

图2为现有技术进行孔深小于600mm段测量时的示意图。

图3为本实用新型测试装置测量状态图。

图4为终端设备示意图。

图中：1-第一换能器，2-第二换能器，3-第三换能器，4-第四换能器，5-第五换能器，6-第六换能器，7-第七换能器，8-风钻孔，9-终端设备，10-探管，11-第一接收端口，12-第二接收端口，13-发射端口,14-电缆。

具体实施方式

如图3～4所示，一种风钻孔声波测试装置，包括探管10,在探管10上，自上而下依次布置有第一换能器1、第二换能器2、第三换能器3和第四换能器4。

所述第一换能器1和第四换能器4均为收发兼用型换能器。

第二换能器2和第三换能器3均为接收型换能器。

第一换能器1和第二换能器2之间的间距为200mm。

第三换能器3和第四换能器4之间的间距为200mm。

第二换能器2和第三换能器3之间的间距为100～200mm。第二换能器2和第三换能器3之间设有用以调整间距的伸缩节。

所述第一、第二、第三、第四换能器均与终端设备9通过电缆14电连接。

所述终端设备9上设有可供电缆14插拔的第一接收端口11、第二接收端口12以及发射端口13。

从风钻孔8孔口往孔底顺序测量方式，测试过程包括如下步骤：

（a）进行孔深小于600mm段测量时，探管10呈正常下放状态，第一换能器1位于上部，第四换能器4位于下部。此时第四换能器4通过电缆与发射端口13连接，第一换能器1通过电缆与第二接收端口12连接，第二换能器2通过电缆与第一接收端口11连接，第三换能器3空置。

（b）进行孔深大于或等于600mm段测量时，探管10仍是维持正常下放状态，此时第一换能器1通过电缆与发射端口13连接，第三换能器3通过电缆与第一接收端口11连接，第四换能器4通过电缆与第二接收端口12连接，第二换能器2空置；

从风钻孔（8）孔底往孔口顺序测量方式时，测试步骤与上述步骤相反，即先进行步骤（b），再进行步骤（a）。

采用上述方案进行测试，整个探头系统最大总直径恒保持为原探头直径大小，探头和电缆到孔壁的间隙维持在12mm左右。