一种全景超声波侧壁检测仪的制作方法

本发明涉及一种超声波侧壁检测仪，特别是一种全景超声波侧壁检测仪。

背景技术：

现有的基于超音波孔内反射原理的侧壁检测仪器主要采用的是固定式超声探头，其缺点是：只能检测2个或4个方向的侧壁线（桩孔或连续墙），然后仅仅根据这几条侧壁线上的数据来计算和分析孔的参数。显然这样只是对侧壁形状的一个简单采样，并不能完整反映侧壁完整信息。例如：侧壁上的裂缝和孔洞等就无法检测到，而这些缺陷是可能严重危害到桩基础的质量的，所以采用固定探头的侧壁检测方法不够科学和严谨，也不能直观看到孔壁上的缺陷。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种全景超声波侧壁检测仪。在现有的超音波孔内反射仪器的基础上加以改进，采用了旋转探头以检测到360°的完整侧壁信息，从而获得更科学和精确的侧壁参数，而且可以将侧壁形状进行三维可视化展示。

本发明采取的技术方案为：一种全景超声波侧壁检测仪，包括绞车，绞车安装有变频主控装置、电机、排缆机构，排缆机构设有电缆，电缆一端连接测控计算机，另一端连接探头。所述探头包括探头壳体、超声传感器，所述探头壳体与超声传感器活动连接，探头壳体内设有步进电机，步进电机通过轴连接超声传感器。

所述探头壳体与超声传感器之间设有密封件；所述排缆机构包括滚筒，电缆在滚筒上规则排布，排缆机构用于控制探头始终位于绞车的中间轴线位置。

进一步讲，滚筒上设有计数器。

本发明一种全景超声波侧壁检测仪，采用了步进电机旋转探测，可以获取侧壁360°方向的详细信息，计算得到的侧壁参数更科学真实。而且可以侧壁形状和材质进行三维展示，可以直观地观测到侧壁缺陷位置和大小。

动态平衡囊用于保证探头内外压力平衡，探头无论位于探测范围内多深的位置，内外压力始终平衡，泥浆就不会在超声传感器旋转的时候进入探头内部。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明装置结构示意图。

图2为本发明装置的探头剖面视图一。

图3为本发明装置的探头剖面视图二。

具体实施方式

如图1~图3所示，一种全景超声波侧壁检测仪，包括绞车2，绞车2安装有变频主控装置2.1、电机2.2、排缆机构2.3，排缆机构2.3设有电缆3，电缆3一端连接测控计算机（1），另一端连接探头4。所述探头4包括探头壳体4.1、超声传感器4.2，所述探头壳体4.1与超声传感器4.2活动连接，探头壳体4.1内设有步进电机4.4，步进电机4.4通过轴4.5连接超声传感器4.2。所述探头壳体4.1与超声传感器4.2之间设有密封件4.3。所述探头壳体4.1内设有动态平衡囊4.6，用于保证探头4内外压力始终平衡。所述电缆3另一端分别连接步进电机4.4的控制电路、超声传感器4.2。所述探头壳体4.1内设有轴承4.7，轴4.5通过轴承4.7安装在探头壳体4.1内。所述排缆机构2.3包括滚筒，电缆3在滚筒上规则排布，排缆机构2.3用于控制探头4始终位于绞车2的中间轴线位置。

所述动态平衡囊4.6采用柔性高分子材料，内部充油且与探头4内部连通，当外部受压时动态平衡囊4.6被压缩变形，保持探头4内外压力始终一致，从而防止泥浆进入从旋转部位进入探头4，实现密封功能同时保证探头4内外压力始终平衡。

测控计算机1用于控制绞车2上的电缆3以给定速度升降；控制探头4上的超声传感器4.2以设定的速度进行旋转探测，测控计算机1在收到探测信息之后保存并可视化展示出来，待检测完毕可计算侧壁参数和打印检测结果。

绞车2主要用于接收测控计算机1指令后由变频主控装置2.1实现电缆3以给定速度升降。电机2.2用于提供动力，控制排缆机构2.3的滚筒以设定速度旋转以下放和提升探头4。变频主控装置2.1用于控制电机2.2的转速。排缆机构2.3主要实现电缆滚筒在上升时会自动将电缆3紧密规则排好，不会出现不规则缠绕。在下放时顺序可保证探头4始终位于绞车2的中间固定位置，从而保证探头4在检测过程中始终保持在待测控的中心位置。

探头4主要作用是检测侧壁信息并把信号发送到测控计算机1进行后续处理。步进电机4.4是用于提供超声传感器4.2的旋转动力部件，其速度控制指令来自测控计算机1，经过绞车2中转至电缆3发送到步进电机4.4的控制电路上，控制电路根据指令调整步进电机4.4的旋转速度。

优选的，滚筒上设有计数器，通过计数器对滚筒的旋转圈数进行计数，可以对电缆3的伸缩长度进行计数，从而方便进行探测距离的测定。

工作原理：

本发明侧壁仪是利用超声波成像技术，以垂直于侧壁方向发射超声脉冲并接收回波信号。在时间t。时，发射一个超声脉冲，脉冲信号经过泥浆传播到侧壁后，声波反射回来，回波的强弱与地层密度成正比，回波被接收换能器接收并转换成电信号，经过信号放大，信息提取后经电缆传送到测控计算机1，转变成能为测控计算机1所能接受的数字信号，经过处理，可计算出侧壁的各种参数，便于施工、检测或监理单位作为作业或管理的参考。所以只要能精确采集t。和a。（a指的是超声波回波幅度，表示信号强弱，可换算出探测侧壁的材质硬度）两参数，即可计算出成孔的直径d。本发明采用的旋转探测方式，即让探头360°旋转，发送和接收回波信息，从而获得侧壁的全景信息进行后处理。

实施步骤：

1）、设置测量目标的具体参数，包括孔的位置、大小、孔深、泥浆浓度等。

2）、仪器自检，通过一系列自检确保仪器正常。

3）、探头4下放至探测孔中试测一圈，通过图像显示其位置是否在孔中心，若不是则需要调整绞车2位置再试测，直到探头基本位于孔的中心。

4）、下放探头4至指定位置。

5）、以设定速度提升探头4测量，数据自动传输至测控计算机1进行处理。

6）、测量完毕，自动打印报表。

技术特征：

技术总结
一种全景超声波侧壁检测仪，包括绞车，绞车安装有变频主控装置、电机、排缆机构，排缆机构设有电缆，电缆一端连接测控计算机，另一端连接探头。所述探头包括探头壳体、超声传感器，所述探头壳体与超声传感器活动连接，探头壳体内设有步进电机，步进电机通过轴连接超声传感器。本发明采用了步进电机旋转探测，可以获取侧壁360°方向的详细信息，计算得到的侧壁参数更科学真实。而且可以侧壁形状和材质进行三维展示，可以直观地观测到侧壁缺陷位置和大小。

技术研发人员：刘勇;金声涛;陈慈发;丁晓波;龚国强;黄志勇;王刚
受保护的技术使用者：三峡大学;宜昌三大软件工程公司
技术研发日：2013.06.20
技术公布日：2017.08.29