CN106370731A - 一种用于岩石物理实验的超声纵横波‑电阻率一体式探头 - Google Patents

一种用于岩石物理实验的超声纵横波‑电阻率一体式探头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于岩石物理实验的超声纵横波‑电阻率一体式探头，其制备方法及使用方法，该一体式探头包括探头基底‑电阻率测量电极(1)，以及罩在其顶部的隔声套体；探头基底‑电阻率测量电极(1)的顶部粘贴四个纵向层叠的铜箔片电极(2)，自下而上，相邻两个铜箔片电极(2)之间分别粘贴横波压电陶瓷片Sh(3)、纵波压电陶瓷片P(4)和横波压电陶瓷片Sv(5)，这四个铜箔片电极(2)分别焊锡连接Sh负/电阻率电极端线(6)、Sh正/P负电极端线(7)、P正/Sv负电极端线(8)和Sv正电极端线(9)，所述的电极端线穿至隔声套体外部。本发明可同时测量岩石样品的一个纵波速度、两个横波速度和电阻率，大大提高实验效率。

Description

一种用于岩石物理实验的超声纵横波-电阻率一体式探头
技术领域
本发明涉及一种探头，具体涉及一种用于岩石物理实验的超声纵横波-电阻率一体式探头。属于分析及测量控制技术领域。
背景技术
为了提高地下油气藏的勘探开发效率，人们希望获取尽可能详细、可靠的地下岩石物理性质。地球物理测井是工程上获取地下岩石不同物理性质的主要技术。其中，声波测井和电阻率测井是应用最为广泛的两种测井技术。为了更好地对声波测井数据和电阻率测井数据进行解释，研究人员需要在不同的温度、压力、流体饱和条件下，实验测量岩石的超声波特性(如纵波速度、横波速度、纵波衰减、横波衰减等)和电阻率，建立储层岩石物性(如孔隙度、渗透率、饱和度等)与岩石声波特性和(或)电阻率特性之间的响应关系。
岩石的超声波测试一般采用超声脉冲透射法。超声波探头内含有压电陶瓷片，压电陶瓷片可以将电压信号转化为机械振动，也可以将机械振动转化为电压信号。测量时，将发射探头和接收探头分别紧贴在标准岩样的两端，对发射探头施加脉冲电压信号，激励压电陶瓷片产生脉冲振动，形成发射脉冲。脉冲信号在岩样中传播后，到达另一端的接收探头，机械振动信号激励接收探头内的压电陶瓷片，产生电压信号，采集该电压信号并与发射端的脉冲电压信号比较，确定两个电压信号之间的时间延迟，进而可根据岩样的长度计算超声波的岩样中的传播速度。
需要说明的是，由于振动方向的差别，实验室测量的超声波速度有1个纵波速度、2个横波速度(两个横波的偏振方向相互垂直)。为方便区分和表述，本发明中使用P表示纵波，Sh表示水平偏振横波，Sv表示垂直偏振横波。目前，国内外主流的超声波探头是纵波、横波分别测量的，这样可相对容易地获得高质量的声波信号；少数能同时测量一个纵波速度和一个横波速度，在一次测量完成后，探头转动90度，测量另一个横波速度。但是在特殊环境下(比如高温或者有一定的压力)，转动探头90度需要拆卸实验测量装置，实验效率较低。
岩石的电阻率测试基于欧姆定律，一般采用双电极法或四电极法，在标准岩样上施加一定的电压，采用灵敏电流计检测电路中电流，计算岩样的电阻，然后根据标准岩样的长度和直径，计算岩样的电阻率。也可以根据惠更斯电桥原理测量岩石的电阻：构建惠更斯电桥，通过调节已知电阻使电桥平衡，电桥平衡时外部已知电阻值的总和即为岩样的电阻，进而计算岩样的电阻率。
目前实验室内对岩石超声波速度和电阻率的测量都是分开进行的，这样就需要重复组装测量装置，重复形成实验测量需要的温度、压力条件，实验工作量大，效率低。另一方面，由于难以保证两次测量的实验条件完全一致，使声波速度和电阻率之间相关性的分析不确定性增多。因此，制备出一种超声纵横波-电阻率一体式探头是高效开展岩石物理实验的迫切需求。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于岩石物理实验的超声纵横波-电阻率一体式探头，其能够在常温常压或高温高压等实验条件下，同时测量岩石样品的纵波速度、横波速度和电阻率，在保证数据质量的前提下，大大提高实验效率。
本发明还提供所述的一体式探头的制备方法以及使用方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于岩石物理实验的超声纵横波-电阻率一体式探头，包括探头基底-电阻率测量电极(1)，以及罩在其顶部的隔声套体；所述探头基底-电阻率测量电极(1)的顶部粘贴四个纵向层叠的铜箔片电极(2)，自下而上，相邻两个铜箔片电极(2)之间分别粘贴横波压电陶瓷片Sh(3)、纵波压电陶瓷片P(4)和横波压电陶瓷片Sv(5)，这四个铜箔片电极(2)分别焊锡连接Sh负/电阻率电极端线(6)、Sh正/P负电极端线(7)、P正/Sv负电极端线(8)和Sv正电极端线(9)，所述的电极端线穿至隔声套体外部；其中，P表示纵波，Sh表示水平偏振横波，Sv表示垂直偏振横波。
优选的，所述的各个铜箔片电极和压电陶瓷片均通过含银硅胶涂抹粘贴。
优选的，所述的各个铜箔片电极和压电陶瓷片位于探头基底-电阻率测量电极(1)顶部的中心部位。
优选的，所述的三个压电陶瓷片，任意两者的偏振方向互相垂直。
优选的，所述探头基底-电阻率测量电极(1)为两层台阶状圆柱体，上层直径小于下层。
优选的，探头基底-电阻率测量电极(1)的材料为硬质铝合金，电极端线的外部均设有绝缘外皮。
优选的，所述隔声套体包括绝缘外筒(12)以及其内部的硅胶软管(10)，绝缘外筒(12)的顶端和底端分别与探头顶盖(14)和探头基底-电阻率测量电极(1)连接，硅胶软管(10)套设于探头基底-电阻率测量电极(1)的顶部，所述的压电陶瓷片和电极端线均位于硅胶软管(10)内部，所述硅胶软管(10)内的剩余空间充填隔声体(11)，绝缘外筒(12)与硅胶软管(10)、隔声体(11)之间充填环氧树脂固化填充物。
进一步优选的，探头顶盖(14)的中心位置设有通孔，所述电极端线通过所述通孔穿至隔声套体的外部。
进一步优选的，绝缘外筒(12)与探头顶盖(14)和探头基底-电阻率测量电极(1)均通过螺纹连接。
进一步优选的，探头顶盖(14)为圆盖状，其材料为硬质铝合金，绝缘外筒(12)的材料为高强度工程塑料，优选聚苯醚(PPO)，以保证探头的强度和耐高温性能。
进一步优选的，隔声体(11)的顶端为球形或圆锥形，以有效减少超声波信号在隔声体(11)和环氧树脂固化填充物(13)界面处的反射，提高信号质量。隔声体(11)本身能够使压电陶瓷片产生的振动信号在背向传播上尽快衰减。
进一步优选的，隔声体(11)与各个压电陶瓷片的超声波阻抗相近。
更进一步优选的，隔声体(11)的材料为钨粉与环氧树脂-固化剂的混合物，两者质量比为24～53：76～47，所述的环氧树脂-固化剂为环氧树脂与其固化剂的混合物。
更进一步优选的，环氧树脂与其固化剂的重量比为3：1。
更进一步优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
上述的一体式探头的制备方法，具体步骤如下：
(A)在探头基底-电阻率测量电极(1)的上表面依次粘贴四层铜箔片电极(2)，自下而上，相邻两个铜箔片电极(2)之间分别粘贴横波压电陶瓷片Sh(3)、纵波压电陶瓷片P(4)和横波压电陶瓷片Sv(5)；
(B)采用焊锡将四根导线分别连接至四个铜箔片电极上，自下而上依次为Sh负/电阻率电极端线(6)、Sh正/P负电极端线(7)、P正/Sv负电极端线(8)和Sv正电极端线(9)，并对各个电极端线进行标记；
(C)制作隔声套体，并将所述的四个电极端线束成一束穿至隔声套体的外部。
优选的，步骤(A)中粘贴的具体方法是：在探头基底-电阻率测量电极(1)上表面的中心部位均匀涂抹一薄层含银硅胶，涂抹面积与铜箔片电极(2)的面积相当，粘贴第一片铜箔片电极(2)，并采用立式台钳压紧30分钟直至含银硅胶固化，接着采用类似的方法依次粘贴横波压电陶瓷片Sh(3)、第二片铜箔片电极(2)、纵波压电陶瓷片P(4)、第三片铜箔片电极(2)、横波压电陶瓷片Sv(5)和第四片铜箔片电极(2)，在粘贴的过程中刮去边缘多余的含银硅胶，并采用万用表监测，保证所有压电陶片的上表面与探头基底-电阻率测量电极(1)之间绝缘。
优选的，步骤(B)中的标记方法是：采用不同颜色绝缘外皮的导线做成电极端线，并记录不同电极端线对应的颜色，便于测试时连接线路。
优选的，步骤(C)中隔声套体的制作方法如下：
(C1)将与探头基底-电阻率测量电极(1)的顶部尺寸相适应的硅胶软管(10)套在其顶部，同时也将所有的压电陶瓷片和电极端线套在硅胶软管(10)的内部；
(C2)在一次性试验杯中，加入环氧树脂和环氧树脂固化剂，搅拌均匀，边搅拌边加入钨粉，制成具有流动性的隔声体材料，然后将其加入硅胶软管内，50℃恒温箱中养护8小时，直至隔声体材料固化，将其顶端切削为球形或圆锥形，即得隔声体(11)；
(C3)将绝缘外筒(12)安装至探头基底-电阻率测量电极(1)上；
(C4)在一次性试验杯中，加入环氧树脂和环氧树脂固化剂，搅拌均匀，并填充在绝缘外筒内部，浸没步骤(C2)制得的隔声体(11)，50℃恒温箱中养护8小时，直至环氧树脂固化；
(C5)将探头顶盖(14)连接至绝缘外筒(12)上。
进一步优选的，步骤(C2)中，隔声体(11)的材料为钨粉与环氧树脂-固化剂的混合物，两者质量比为24～53：76～47，所述的环氧树脂-固化剂为环氧树脂与其固化剂的混合物，其中，钨粉的粒径为200μm。
进一步优选的，步骤(C4)中，环氧树脂和环氧树脂固化剂的质量比为3：1，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
进一步优选的，探头基底-电阻率测量电极(1)的制作方法是：将一块硬质铝合金坯料加工成两层台阶状圆柱体，上层直径小于下层，下层台阶处加工外螺纹；探头顶盖(14)的制作方法是：将一块硬质铝合金坯料加工成中间带通孔的圆盖状，在圆盖内侧加工内螺纹；绝缘外筒(12)的制作方法是：选择聚苯醚(PPO)管，一端加工与探头基底-电阻率测量电极(1)相配合的内螺纹，另一端加工与探头顶盖(14)相配合的外螺纹。
上述的一体式探头的使用方法，采用上述的两个一体式探头分别紧贴在岩样的两端，一个作为发射探头，另一个作为接收探头。
优选的，所述岩样的两个端面平整并且平行。
进一步优选的，所述岩样为圆柱形。
优选的，所述使用方法具体包括：
(Ⅰ)将发射探头Sh负/电阻率电极端线(6’)和接收探头Sh负/电阻率电极端线(6”)分别接到电压为U的电源正负极上，采用灵敏电流计检测环路中电流为I，则岩样的电阻为：
R = U I ,
进而根据岩样的直径、长度和所测电阻R计算岩样的电阻率；
(Ⅱ)将发射探头Sh负/电阻率电极端线(6’)和发射探头Sh正/P负电极端线(7’)接到脉冲电压发生器上，将接收探头Sh负/电阻率电极端线(6”)和接收探头Sh正/P负电极端线(7”)接到数字采集卡或者示波器上，实现脉冲透射法横波速度Vsh的测量；
(Ⅲ)将发射探头Sh正/P负电极端线(7’)和发射探头P正/Sv负电极端线(8’)接到脉冲电压发生器上，将接收探头Sh正/P负电极端线(7”)和接收探头P正/Sv负电极端线(8”)接到数字采集卡或者示波器上，实现脉冲透射法纵波速度Vp的测量；
(Ⅳ)将发射探头P正/Sv负电极端线(8’)和发射探头Sv正电极端线(9’)接到脉冲电压发生器上，将接收探头P正/Sv负电极端线(8”)和接收探头Sv正电极端线(9”)接到数字采集卡或者示波器上，实现脉冲透射法另一个横波速度Vsv的测量。
进一步优选的，进行实验测量时，两个探头以及岩样均位于试验釜内部，两个探头的8个电极端线位于试验釜外部，这样在控制试验釜的温度、压力达到模拟实验条件后，不需要拆卸压力釜和岩心，只需调整电极端线的接线方式，就可以同时实现1个纵波速度、2个横波速度和电阻率的测量。
本发明的有益效果：
1、将超声波探头基底和电阻率测量电极合二为一，使探头同时具备测量岩石超声波特性和电阻率的功能，大大提高了实验效率；
2、三个超声压电陶瓷片的偏振方向相互垂直，叠放顺序自下而上依次为横波压电陶瓷片Sh、纵波压电陶瓷片P和横波压电陶瓷片Sv，两个横波信号互不干扰，能够在不拆卸测量装置的条件下，测量一个纵波速度和两个横波速度；
3、超声压电陶瓷片位于探头基底-电阻率测量电极的正上部，能够充分利用压电陶瓷片的激振能量，与中心电阻率电极-环形压电陶瓷片组合相比，保证了声波信号的能量和质量，在高孔隙度岩心测量实验中优势显著。
附图说明
图1是本发明的一体式探头结构示意图；
图2是实验测量时本发明的一体式探头与岩样的组装示意图；
其中，1为探头基底-电阻率测量电极；2为铜箔片电极；3为横波压电陶瓷片Sh；4为纵波压电陶瓷片P；5为横波压电陶瓷片Sv；6为Sh负/电阻率电极端线；7为Sh正/P负电极端线；8为P正/Sv负电极端线；9为Sv正电极端线；10为硅胶软管；11为隔声体；12为绝缘外筒；13为环氧树脂固化填充物；14为探头顶盖；6’为发射探头Sh负/电阻率电极端线；7’为发射探头Sh正/P负电极端线；8’为发射探头P正/Sv负电极端线；9’为发射探头Sv正电极端线；6”为接收探头Sh负/电阻率电极端线；7”为接收探头Sh正/P负电极端线；8”为接收探头P正/Sv负电极端线；9”为接收探头Sv正电极端线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例：
如图1所示，本发明的一种用于岩石物理实验的超声纵横波-电阻率一体式探头，包括探头基底-电阻率测量电极1，以及罩在其顶部的隔声套体；所述探头基底-电阻率测量电极1的顶部粘贴四个纵向层叠的铜箔片电极2，自下而上，相邻两个铜箔片电极2之间分别粘贴横波压电陶瓷片Sh 3、纵波压电陶瓷片P 4和横波压电陶瓷片Sv 5，这四个铜箔片电极2分别焊锡连接Sh负/电阻率电极端线6、Sh正/P负电极端线7、P正/Sv负电极端线8和Sv正电极端线9，所述的电极端线穿至隔声套体外部。
其中，各个铜箔片电极和压电陶瓷片均通过含银硅胶涂抹粘贴，这些铜箔片电极和压电陶瓷片位于探头基底-电阻率测量电极1顶部的中心部位。所述的三个压电陶瓷片，任意两者的偏振方向互相垂直。
探头基底-电阻率测量电极1为两层台阶状圆柱体，上层直径小于下层。探头基底-电阻率测量电极1的材料为硬质铝合金，电极端线的外部均设有绝缘外皮。
隔声套体包括绝缘外筒12以及其内部的硅胶软管10，绝缘外筒12的顶端和底端分别与探头顶盖14和探头基底-电阻率测量电极1连接，硅胶软管10套设于探头基底-电阻率测量电极1的顶部，压电陶瓷片和电极端线均位于硅胶软管10内部，硅胶软管10内的剩余空间充填隔声体11，绝缘外筒12与硅胶软管10、隔声体11之间充填环氧树脂固化填充物。
探头顶盖14的中心位置设有通孔，所述电极端线通过所述通孔穿至隔声套体的外部。绝缘外筒12与探头顶盖14和探头基底-电阻率测量电极1均通过螺纹连接。探头顶盖14为圆盖状，其材料为硬质铝合金，绝缘外筒12的材料为高强度工程塑料，优选聚苯醚(PPO)，以保证探头的强度和耐高温性能。
隔声体11的顶端为球形或圆锥形，以有效减少超声波信号在隔声体11和环氧树脂固化填充物13界面处的反射，提高信号质量。隔声体11本身能够使压电陶瓷片产生的振动信号在背向传播上尽快衰减。隔声体11与各个压电陶瓷片的的超声波阻抗相近。隔声体11的材料为钨粉与环氧树脂-固化剂的混合物，两者质量比为35：65，所述的环氧树脂-固化剂是指重量比3：1的双酚A型环氧树脂及其固化剂。
上述的一体式探头的制备方法，以制作直径25mm探头为例，具体步骤如下：
(1)选择一块硬质铝合金胚料，机械加工成两层台阶状圆柱体，上层台阶直径15mm、高度3mm，下层台阶直径25mm、高度10mm，下层台阶处加工长度为5mm的外螺纹，制成探头基底-电阻率测量电极1，并将其上台阶面打磨平整光滑；
(2)选择一块硬质铝合金胚料，机械加工成中间带通孔的圆盖状，中间通孔直径3mm，圆盖内侧加工内螺纹，制成探头顶盖14；
(3)选择外径25mm，壁厚4mm的聚苯醚(PPO)管，长度40mm，一端加工长度5mm的内螺纹，与探头基底-电阻率测量电极1下层台阶的外螺纹配合，另一端加工长度5mm外螺纹，与探头顶盖14的内螺纹配合，制成绝缘外筒12；
(2)选择厚度1mm的平整铜片，裁剪四片10mm×12mm矩形片，将铜片上下表面用砂纸打磨平整光滑，作为铜箔片电极2；
(3)在探头基底-电阻率测量电极1上层台阶面中心部分均匀涂抹一薄层含银硅胶，涂抹面积与铜箔片电极2面积相当；将一片铜箔片电极2贴在探头基底-电阻率测量电极1，并采用立式台钳压紧30分钟至含银硅胶固化；
(4)在最上面铜箔片电极2上均匀涂抹一薄层含银硅胶，将横波压电陶瓷片Sh 3贴在第一片铜箔片电极2上，并采用立式台钳压紧30分钟至含银硅胶固化；然后用柳叶刀小心切掉第一片铜箔片电极2边缘和横波压电陶瓷片Sh 3上表面多余的含银硅胶，采用万用表监测，保证横波压电陶瓷片Sh 3上表面与探头基底-电阻率测量电极1之间绝缘；
(5)按照步骤(3)(4)中所述方法，自下而上再依次粘贴第二片铜箔片电极2、纵波压电陶瓷片P 4、第三片铜箔片电极2、横波压电陶瓷片Sv 5和第四片铜箔片电极2；每次粘贴完压电陶瓷片，都要用万用表监测，保证电陶瓷片上表面与探头基底-电阻率测量电极1之间绝缘；
(6)选择四根带不同颜色绝缘外皮的铜导线，采用焊锡分别连接在四块铜箔片电极2上，这四根同导线自下而上依次为Sh负/电阻率电极端线6、Sh正/P负电极端线7、P正/Sv负电极端线8、Sv正电极端线9，并记录不同电极端线对应的颜色，便于测试时连接线路；
(7)选择内径等于或略小于15mm的硅胶软管10，长度35mm；将硅胶软管10通过尺寸配合连接在探头基底-电阻率测量电极1上，横波压电陶瓷片Sh 3、纵波压电陶瓷片P 4、横波压电陶瓷片Sv 5、Sh负/电阻率电极端线6、Sh正/P负电极端线7、P正/Sv负电极端线8、Sv正电极端线9都包在硅胶软管10内；
(8)在一次性试验杯中，加入4.87g环氧树脂和1.63g环氧树脂固化剂，用玻璃棒将两者搅拌均匀，在搅拌过程中，逐渐加入3.5g粒径为200μm的钨粉，形成具有流动性的隔声体材料；然后将隔声体材料小心地加入硅胶软管10内，在50℃恒温箱中养护8小时至隔声体材料固化；然后用柳叶刀将隔声体11的上端小心切削为球形；
(9)将绝缘外筒12通过螺纹连接到探头基底-电阻率测量电极1上；
(10)在一次性试验杯中，加入36g环氧树脂和12g环氧树脂固化剂，用玻璃棒将两者搅拌均匀，然后小心地将环氧树脂填充在绝缘外筒12内，并浸没隔声体11，然后放至50℃恒温箱中养护8小时至环氧树脂固化；
(11)将探头顶盖14通过螺纹连接到绝缘外筒12上。
上述的一体式探头的使用方法，如图2所示，将两个一体式探头紧贴在圆柱形岩样的两端，一个作为发射探头，一个作为接收探头。实验测量时：
将发射探头Sh负/电阻率电极端线6’和接收探头Sh负/电阻率电极端线6”分别接到电压为U的电源正负极上，采用灵敏电流计检测环路中电流为I，则岩样的电阻为：
R = U I
进而可根据岩样的直径、长度和所测电阻R计算岩样的电阻率。
将发射探头Sh负/电阻率电极端线6’和发射探头Sh正/P负电极端线7’接到脉冲电压发生器上，将接收探头Sh负/电阻率电极端线6”和接收探头Sh正/P负电极端线7”接到数字采集卡或者示波器上，就可以实现脉冲透射法横波速度Vsh的测量；
将发射探头Sh正/P负电极端线7’和发射探头P正/Sv负电极端线8’接到脉冲电压发生器上，将接收探头Sh正/P负电极端线7”和接收探头P正/Sv负电极端线8”接到数字采集卡或者示波器上，就可以实现脉冲透射法纵波速度Vp的测量；
将发射探头P正/Sv负电极端线8’和发射探头Sv正电极端线9’接到脉冲电压发生器上，将接收探头P正/Sv负电极端线8”和接收探头Sv正电极端线9”接到数字采集卡或者示波器上，就可以实现脉冲透射法另一个横波速度Vsv的测量；
实验时，探头和岩样在高低温压力釜中，两个探头的8个电极端线在压力釜外部，这样在控制压力釜的温度、压力达到模拟实验条件后，不需要拆卸压力釜和岩心，只需调整电极端线的接线方式，就可以同时实现1个纵波速度、2个横波速度和电阻率的测量。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于岩石物理实验的超声纵横波-电阻率一体式探头，包括探头基底-电阻率测量电极(1)，以及罩在其顶部的隔声套体；其特征在于，所述探头基底-电阻率测量电极(1)的顶部粘贴四个纵向层叠的铜箔片电极(2)，自下而上，相邻两个铜箔片电极(2)之间分别粘贴横波压电陶瓷片Sh(3)、纵波压电陶瓷片P(4)和横波压电陶瓷片Sv(5)，这四个铜箔片电极(2)分别焊锡连接Sh负/电阻率电极端线(6)、Sh正/P负电极端线(7)、P正/Sv负电极端线(8)和Sv正电极端线(9)，所述的电极端线穿至隔声套体外部。
2.根据权利要求1所述的一体式探头，其特征在于，所述隔声套体包括绝缘外筒(12)以及其内部的硅胶软管(10)，绝缘外筒(12)的顶端和底端分别与探头顶盖(14)和探头基底-电阻率测量电极(1)连接，硅胶软管(10)探头基底-电阻率测量电极(1)的顶部，所述的压电陶瓷片和电极端线均位于硅胶软管(10)内部，所述硅胶软管(10)内的剩余空间充填隔声体(11)，绝缘外筒(12)与硅胶软管(10)、隔声体(11)之间充填环氧树脂固化填充物。
3.根据权利要求2所述的一体式探头，其特征在于，隔声体(11)的顶端为球形或圆锥形，以有效减少超声波信号在隔声体(11)和环氧树脂固化填充物(13)界面处的反射，提高信号质量。
4.根据权利要求2所述的一体式探头，其特征在于，隔声体(11)与各个压电陶瓷片的超声波阻抗相近。
5.根据权利要求2所述的一体式探头，其特征在于，隔声体(11)的材料为钨粉与环氧树脂-固化剂的混合物，两者质量比为24～53：76～47，所述的环氧树脂-固化剂为环氧树脂与其固化剂的混合物。
6.权利要求1～5中任一项所述的一体式探头的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(A)在探头基底-电阻率测量电极(1)的上表面依次粘贴四层铜箔片电极(2)，自下而上，相邻两个铜箔片电极(2)之间分别粘贴横波压电陶瓷片Sh(3)、纵波压电陶瓷片P(4)和横波压电陶瓷片Sv(5)；
(B)采用焊锡将四根导线分别连接至四个铜箔片电极上，自下而上依次为Sh负/电阻率电极端线(6)、Sh正/P负电极端线(7)、P正/Sv负电极端线(8)和Sv正电极端线(9)，并对各个电极端线进行标记；
(C)制作隔声套体，并将所述的四个电极端线束成一束穿至隔声套体的外部。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(A)中粘贴的具体方法是：在探头基底-电阻率测量电极(1)上表面的中心部位均匀涂抹一薄层含银硅胶，涂抹面积与铜箔片电极(2)的面积相当，粘贴第一片铜箔片电极(2)，并采用立式台钳压紧30分钟直至含银硅胶固化，接着采用类似的方法依次粘贴横波压电陶瓷片Sh(3)、第二片铜箔片电极(2)、纵波压电陶瓷片P(4)、第三片铜箔片电极(2)、横波压电陶瓷片Sv(5)和第四片铜箔片电极(2)，在粘贴的过程中刮去边缘多余的含银硅胶，并采用万用表监测，保证所有压电陶片的上表面与探头基底-电阻率测量电极(1)之间绝缘。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(C)中隔声套体的制作方法如下：
(C1)将与探头基底-电阻率测量电极(1)的顶部尺寸相适应的硅胶软管(10)套在其顶部，同时也将所有的压电陶瓷片和电极端线套在硅胶软管(10)的内部；
(C2)在一次性试验杯中，加入环氧树脂和环氧树脂固化剂，搅拌均匀，边搅拌边加入钨粉，制成具有流动性的隔声体材料，然后将其加入硅胶软管内，50℃恒温箱中养护8小时，直至隔声体材料固化，将其顶端切削为球形或圆锥形，即得隔声体(11)；
(C3)将绝缘外筒(12)安装至探头基底-电阻率测量电极(1)上；
(C4)在一次性试验杯中，加入环氧树脂和环氧树脂固化剂，搅拌均匀，并填充在绝缘外筒内部，浸没步骤(C2)制得的隔声体(11)，50℃恒温箱中养护8小时，直至环氧树脂固化；
(C5)将探头顶盖(14)连接至绝缘外筒(12)上。
9.权利要求1～5中任一项所述的一体式探头的使用方法，其特征在于，采用上述的两个一体式探头分别紧贴在岩样的两端，一个作为发射探头，另一个作为接收探头。
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述使用方法具体包括：
(Ⅰ)将发射探头Sh负/电阻率电极端线(6’)和接收探头Sh负/电阻率电极端线(6”)分别接到电压为U的电源正负极上，采用灵敏电流计检测环路中电流为I，则岩样的电阻为：
R = U I ,
进而根据岩样的直径、长度和所测电阻R计算岩样的电阻率；
(Ⅱ)将发射探头Sh负/电阻率电极端线(6’)和发射探头Sh正/P负电极端线(7’)接到脉冲电压发生器上，将接收探头Sh负/电阻率电极端线(6”)和接收探头Sh正/P负电极端线(7”)接到数字采集卡或者示波器上，实现脉冲透射法横波速度Vsh的测量；
(Ⅲ)将发射探头Sh正/P负电极端线(7’)和发射探头P正/Sv负电极端线(8’)接到脉冲电压发生器上，将接收探头Sh正/P负电极端线(7”)和接收探头P正/Sv负电极端线(8”)接到数字采集卡或者示波器上，实现脉冲透射法纵波速度Vp的测量；
(Ⅳ)将发射探头P正/Sv负电极端线(8’)和发射探头Sv正电极端线(9’)接到脉冲电压发生器上，将接收探头P正/Sv负电极端线(8”)和接收探头Sv正电极端线(9”)接到数字采集卡或者示波器上，实现脉冲透射法另一个横波速度Vsv的测量。
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