[其他]用于巖體，土體，混凝土體的低頻聲波儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000002580
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85102580B
• 公開（公告）日: 1988-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱正亞
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及到在現(xiàn)場對巖體、土體、混凝土體的聲波速度及衰減的測量，屬于地學(xué)及混凝土工程中的聲波檢測領(lǐng)域。本發(fā)明的主要目的是為了提高發(fā)射聲波的效益，增大聲波穿透的距離，另一個目的是為了提高現(xiàn)場檢測的抗干擾能力，并有助于利用本儀器測量媒質(zhì)聲衰減的頻率特性。本發(fā)明的主要特征在于采用調(diào)制脈沖聲源，并采用跟蹤窄帶濾波技術(shù)，提高接收系統(tǒng)的抗干擾能力，本發(fā)明可用于工程現(xiàn)場測試巖體、土體、混凝士體的聲波速度和衰減。

本發(fā)明涉及到在現(xiàn)場對巖體、土體、混凝土體的聲波速度及衰減的測量，屬于地學(xué)及混凝土工程中的聲波檢測領(lǐng)域。

測量巖體、土體、混凝土的聲速及衰減，從而評價(jià)它們的特性，是目前工程中常用的檢測方法之一，測量巖體、土體、混凝土體的低頻聲波儀是現(xiàn)場測量聲速及衰減的重要儀器。現(xiàn)有的測量巖體、土體、混凝土體的低頻聲波儀通常是用尖脈沖或方波脈沖作為發(fā)射聲波的激勵信號（參看SYC-2型巖石聲波參數(shù)測定儀說明書和日本OYO巖樣聲速測試儀說明書），接收部分的接收信號通道都是用寬帶接收通道。由于尖脈沖或窄方波的頻譜成份較為豐富，而且主頻在零頻率附近，而與其相連接的發(fā)射換能器又是以其諧振頻率為中心的窄帶器件，從而使聲波發(fā)射時(shí)的有效電聲轉(zhuǎn)換效率降低，造成現(xiàn)有測試儀器在巖體中的探測距離一般都小于10米。由于土體中聲波傳播較巖體中更為困難，所以現(xiàn)有的巖體聲波測試儀尚無法用于土體中的聲波檢測。另外為了能減小接收聲信號的失真，目前是采用寬帶接收系統(tǒng)，而寬帶接收一方面制作寬帶放大器是有一定困難，另一方面寬帶接收在現(xiàn)場測試條件下將無法消除環(huán)境的干擾噪聲。這樣降低了信噪比，不利于改善和提高接收系統(tǒng)的靈敏度。（利用尖脈沖或方波脈沖所激勵的發(fā)射聲波的基頻主要取決于所連接的發(fā)射換能器的基頻、聲波儀本身無法控制這一基頻）。

本發(fā)明的第一個目的是制造一種不僅用于巖體、混凝土體，同時(shí)又能用于土體的現(xiàn)場低頻聲波檢測儀，在儀器體積和重量能適于現(xiàn)場野外測試的條附下，提高儀器的電聲轉(zhuǎn)換效率，增大聲波穿透的距離。第二個目的是改善接收系統(tǒng)的頻率特性，有效地抑制現(xiàn)場的各種干擾信號，從而提高接收系統(tǒng)的靈敏度和抗干擾能力。第三個目的是由儀器本身測出發(fā)射聲波的頻率，有助于在一定范圍內(nèi)測量被測媒質(zhì)聲衰減的頻率特性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：在發(fā)射部分采用以方波為調(diào)制信號和等幅正弦振蕩信號為載波的大功率調(diào)幅信號經(jīng)阻抗匹配部分，有效地激勵發(fā)射換能器，該方波的寬度可大于10個正弦振蕩周期。其等幅正弦振蕩信號的頻率可以是連續(xù)可調(diào)的，經(jīng)功率放大后的輸出信號的幅度亦可以是連續(xù)可調(diào)的。在接收部分的衰減器和主＊放大器之間，接有窄帶跟蹤濾波器，該濾波器的濾波頻帶中心頻率與正弦波的頻率相同，該濾波器的濾波特性隨著調(diào)幅波的正弦載波頻率的變化而改變。其通頻帶寬度將與發(fā)射信號的主要頻率成份的寬度保持一致，從而使接收系統(tǒng)具有跟蹤發(fā)射信號載波頻率的窄帶濾波特性。利用時(shí)間測量部分的數(shù)碼顯示系統(tǒng)，可顯示調(diào)制脈沖信號的載波頻率。

本發(fā)明所取得的效果與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)：由于采用正弦載波頻率連續(xù)可調(diào)，可使激勵信號的主頻與發(fā)射換能器的主頻相一致，從而獲得最佳的電聲轉(zhuǎn)換效率，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，在同樣的電功率輸出的條件下，可獲得更佳的電聲轉(zhuǎn)換，從而在巖體和混凝土體中有更大的測量距離，這樣在現(xiàn)場測試中可以減少測試鉆孔，提高工作效率，并可以用于土體中的聲波檢測。由于本發(fā)明采用跟蹤濾波接收，使接收系統(tǒng)“對準(zhǔn)”發(fā)射信號進(jìn)行接收，同時(shí)由于濾波系統(tǒng)具有窄帶特性，所以能夠有效地抑制發(fā)射信號主頻率以外的各種干擾，這就有助于提高接收系統(tǒng)的靈敏度有利于微弱信號的接收。本發(fā)明使用了數(shù)碼顯示載波頻率，發(fā)射信號的頻率可以準(zhǔn)確地顯示出來，在測試中，可通過一定范圍的主頻率的變化探測不同頻率下媒質(zhì)的聲衰減，這樣就更有利于從頻譜上分析研究媒質(zhì)的性能。

附圖說明：

圖1是發(fā)射部分的原理方框示意圖，其中〔1〕是主振蕩器，〔2〕是分頻器，〔3〕是調(diào)制器，〔4〕是前置放大器，〔5〕是功率放大器，〔6〕是阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，〔7〕是發(fā)射換能器，〔8〕是電位器。