CN105178949A - 一种超声波探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波探头，包括：筒状探头壳体，保护膜，压电晶片，阻尼块，导线管，导线。筒状探头壳体的下端开口，保护膜覆盖在开口上，压电晶片安装在保护膜的内表面上，阻尼块填充在压电晶片的上表面，导线管的一端在筒状探头壳体的上部插入筒状探头壳体内，导线管的另一端延伸至筒状探头壳体外，导线的一端连接在压电晶片上，导线的另一端穿过阻尼块后从导线管中穿出到筒状探头壳体外；压电晶片的中心频率为80KHZ～90KHZ。更小的超声波频率在水下泥浆中的衰减很小，以抵抗定向钻孔洞中的泥浆冲击，保证了对孔径大小、孔壁坍塌状况、孔壁形状的质量检测，提高了超声波探头现场检测的检测精度。

Description

一种超声波探头

技术领域

本发明涉及超声测量技术领域，特别涉及一种超声波探头。

背景技术

近年来，管道建设任务异常繁重，定向钻穿越的管径越来越大，穿越地质越来越复杂，特别是水平定向钻在穿越中粗砂地层情况下，施工中出现的技术难题也越来越多，如：扭矩和回拖力异常、钻孔变形、钻孔坍塌、钻杆断裂等孔内事故。根据国内穿越工程的要求，定向钻孔洞剖面测量技术，也是定向钻穿越工程亟待解决的国际难题和前沿技术。

现有超声波探头并不是针对定向钻孔洞剖面现场检测设计的，现有常规探头的超声波频率一般为兆赫兹级，发明的发明人在应用过程中发现：现有超声波探头在进行定向钻孔洞剖面测量时水下泥浆对超声波衰减比较大，很难准确测量出定向钻孔洞的孔径大小、孔壁坍塌状况、孔壁形状。

发明内容

本发明实施例通过提供一种超声波探头，适合于现场检测定向钻孔洞剖面形状，解决了现有超声波探头很难准确测量出定向钻孔洞的孔径大小、孔壁坍塌状况、孔壁形状的技术问题。

本发明实施例提供的一种超声波探头，包括：筒状探头壳体，保护膜，压电晶片，阻尼块，导线管，导线；所述筒状探头壳体的下端开口，所述保护膜覆盖在所述开口上，所述压电晶片安装在所述保护膜的内表面上，所述阻尼块填充在所述压电晶片的上表面，所述导线管的一端在所述筒状探头壳体的上部插入所述筒状探头壳体内，所述导线管的另一端延伸至所述筒状探头壳体外，所述导线的一端连接在所述压电晶片上，所述导线的另一端穿过所述阻尼块后从所述导线管中穿出到所述筒状探头壳体外；其中，所述压电晶片的中心频率为80KHZ～90KHZ。

优选的，所述中心频率具体为85KHZ。

优选的，所述筒状探头壳体为金属材质制成的高度为43mm的圆筒状。

优选的，所述压电晶片的材质为锆钛酸铅陶瓷。

优选的，所述压电晶片为直径为50mm的圆形，所述压电晶片的直径与所述筒状探头壳体的内径适配。

优选的，所述导线为高频同轴电缆。

优选的，所述阻尼块为环氧树脂与钨粉混合制成。

优选的，所述超声波探头的顶部形成有螺丝孔，所述超声波探头通过螺丝穿过所述螺丝孔固定在定向钻孔洞剖面测量装置上。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、由于本发明实施例中超声波探头：导线的一端连接中心频率为80KHZ～90KHZ的压电晶片，另一端从穿过阻尼块后从在筒状探头壳体侧壁上的导线管中穿出到筒状探头壳体外，更小的超声波频率在水下泥浆中的衰减很小，以抵抗定向钻孔洞中的泥浆冲击，耦合性能更好，保证了对孔径大小、孔壁坍塌状况、孔壁形状的质量检测，提高了超声波探头现场检测的检测精度。进而为定向钻穿越施工提供科学依据，指导管线穿越的顺利施工，降低穿越风险。

2、定向钻孔洞的孔径一般达数米，而本发明实施例中的超声波探头每个部件的尺寸相比常规超声波探头的尺寸更大，穿透能力强，适用于定向钻孔洞的孔径测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中超声波探头的结构示意图；

图2为本发明实施例中超声波探头的侧视图；

图3为本发明实施例中超声波探头的俯视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1～图3所示，本发明实施例提供的一种超声波探头，包括：筒状探头壳体1，保护膜2，压电晶片3，阻尼块4，导线管5，导线6。其中，筒状探头壳体1的下端开口，保护膜2覆盖在开口上，压电晶片3安装在保护膜2的内表面上，阻尼块4填充在压电晶片3的上表面，导线管5的一端在筒状探头壳体1的上部插入筒状探头壳体1内，导线管5的另一端延伸至筒状探头壳体1外，导线6的一端连接在压电晶片3上，导线6的另一端穿过阻尼块4后从导线管5中穿出到筒状探头壳体1外，该压电晶片3的中心频率为80KHZ～90KHZ。该压电晶片3的中心频率在水下泥浆中的衰减比兆级频率的超声波小，能够抵抗定向钻孔洞中的泥浆冲击，保证了对孔径大小、孔壁坍塌状况、孔壁形状的质量检测。

在具体实施过程中，所使用压电晶片3的中心频率为85KHz，能够获得更佳的超声波检测效果。

上述超声波探头在进行孔洞剖面测量时，使用固定件将超声波探头固定在定向钻孔洞剖面测量装置上。比如，超声波探头的顶部形成有螺丝孔7，超声波探头通过螺丝穿过螺丝孔将超声波探头固定在定向钻孔洞剖面测量装置上。

筒状探头壳体1采用金属材料制成的圆筒状，耐固体颗粒的冲击，以保护超声波探头的内部元件。

具体的，保护膜2固定安装在筒状探头壳体1的开口处以完全覆盖筒状探头壳体1下端的开口，以保护压电晶片3不受水下泥浆冲击。

具体的，压电晶片3的材质为锆钛酸铅陶瓷，压电晶片3的形状为圆形，压电晶片3的直径与筒状探头壳体1的内径匹配。

具体的，导线6为高频同轴电缆，实现超声波探头与后端仪器的最佳匹配。

具体的，阻尼块4由环氧树脂与钨粉混合制成，用于吸收声能，加大了阻尼。

在本发明的具体实施中，整个超声波探头使用纵波直探头技术，下面，参考图1～图3对本发明提供的超声波探头的尺寸进行举例说明，但是不用于限制本发明：筒状探头壳体1的高度为43mm，导线管5的长度为6mm，压电晶片3的直径为50mm。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、由于本发明实施例中超声波探头：导线的一端连接中心频率为80KHZ～90KHZ的压电晶片，另一端从穿过阻尼块后从在筒状探头壳体侧壁上的导线管中穿出到筒状探头壳体外，更小的超声波频率在水下泥浆中的衰减很小，以抵抗定向钻孔洞中的泥浆冲击，耦合性能更好，保证了对孔径大小、孔壁坍塌状况、孔壁形状的质量检测，提高了超声波探头现场检测的检测精度。进而为定向钻穿越施工提供科学依据，指导管线穿越的顺利施工，降低穿越风险。

2、定向钻孔洞的孔径一般达数米，而本发明实施例中的超声波探头每个部件的尺寸相比常规超声波探头的尺寸更大，穿透能力强，适用于定向钻孔洞的孔径测量。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种超声波探头，其特征在于，包括：筒状探头壳体，保护膜，压电晶片，阻尼块，导线管，导线；

所述筒状探头壳体的下端开口，所述保护膜覆盖在所述开口上，所述压电晶片安装在所述保护膜的内表面上，所述阻尼块填充在所述压电晶片的上表面，所述导线管的一端在所述筒状探头壳体的上部插入所述筒状探头壳体内，所述导线管的另一端延伸至所述筒状探头壳体外，所述导线的一端连接在所述压电晶片上，所述导线的另一端穿过所述阻尼块后从所述导线管中穿出到所述筒状探头壳体外；

其中，所述压电晶片的中心频率为80KHZ～90KHZ。

2.如权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，所述中心频率具体为85KHZ。

3.如权利要求2所述的超声波探头，其特征在于，所述筒状探头壳体为金属材质制成的高度为43mm的圆筒状。

4.如权利要求3所述的超声波探头，其特征在于，所述压电晶片的材质为锆钛酸铅陶瓷。

5.如权利要求4所述的超声波探头，其特征在于，所述压电晶片为直径为50mm的圆形，所述压电晶片的直径与所述筒状探头壳体的内径适配。

6.如权利要求5所述的超声波探头，其特征在于，所述导线为高频同轴电缆。

7.如权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，所述阻尼块为环氧树脂与钨粉混合制成。

8.如权利要求1-6中任一权项所述的超声波探头，其特征在于，所述超声波探头的顶部形成有螺丝孔，所述超声波探头通过螺丝穿过所述螺丝孔固定在定向钻孔洞剖面测量装置上。