CN201221941Y - 一种换能器支架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种换能器支架。该支架有至少一对发射换能器和接收换能器分别被固定在支架两边，并分别可沿换能器支架上的滑轨移动。该支架解决了用手持换能器检测时存在的耗时长，误差大等缺陷，是一种更为简便，精度更高的装置。

Description

一种换能器支架

技术领域

本实用新型涉及一种利用声波进行测量时使用的换能器支架。尤其涉及一种利用声波衍射法来测量固体介质中裂缝深度时使用的换能器支架。

背景技术

生产生活中常常会利用声波衍射法来对固体表面的裂缝深度进行测量，尤其可以用于建筑工程中广泛存在的混凝土裂缝深度的检测。

目前检测混凝土非贯穿性裂缝的深度，主要采用声波衍射法，具体测试方法有以下两种：

第一种是“衍射声时计算法”。该方法被英国标准BS-4408和中国工程建设标准化协会标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21：2000，以下简称《测缺规程》)所采用，具体测量步骤为：

1.在没有裂缝处的混凝土表面，多点测量发射换能器与接收换能器的间距与传播声时，用线性回归法得到声时-测距线性关系的回归系数，即混凝土的声速v

2.将发射与接收换能器分别置于以裂缝为对称的两侧，在两换能器之间的间距l_i取100mm、150mm、200mm、250mm、……时，分别读取声时值ti，裂缝深度计算式为：

$h_i=\frac{l_i}{2}\×\sqrt{{\left(\frac{t_i\×v}{l_i}\right)}^2-1}$ $m_h=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i$

式中：h_i-第i点计算的裂缝深度值(mm)

l_i-第i点两换能器之间的间距(mm)

t_i-第i点声波传播时间(μs)

m_h-不同间距测点裂缝深度平均值

n-测点数

3.确定裂缝深度：将各间距测点对应的间距值l_i与平均缝深m_h相比较，凡间距l_i小于m_h或大于3m_h，应剔除该组数据，取余下的h_i的平均值作为裂缝深度。

第二种是“首波相位反转法”。该方法也被《测缺规程》所采用，该方法的具体测试步骤、裂缝深度计算公式与“衍射声时计算法”相同，但对不同间距裂缝深度值的取舍方法不同。具体测量步骤为：在不同间距测点的测试中，观察首波相位的变化。当在某个间距测点发现首波反相时，用该间距测点及两个相邻间距测点的裂缝深度测量值的平均值作为裂缝深度值。或者根据中国实用新型专利：“混凝土裂缝测试仪”(专利号：ZL200420016797.6)，采用与《测缺规程》中的“首波相位反转法”相类似的方法，即在多个声波信号中找到首波反相的测点位置，并以该测点前后两个测点的平均间距的2倍作为裂缝深度。

目前按照《测缺规程》进行声波衍射法检测裂缝深度，现场测试时，首先，需要画出测点位置，测量测距，然后手持发射换能器和接收换能器分别放置到画出的测点位置，进行测量，以得到混凝土的声速v；其次，选择第一测点进行测量，手持发射换能器与接收换能器分别置于以裂缝为对称的两侧，发射与接收换能器的间距为l₁，读取声时值t₁，或观察首波相位变化，获得裂缝深度h₁；然后，选择第二测点进行测量，手持发射换能器与接收换能器的间距置为l₂，重复上述步骤，获得裂缝深度h₂。最后根据裂缝深度的计算值或首波反相，得到裂缝深度。

但是，手持换能器进行测量，工作繁琐，耗时长，同时，由于两换能器都有一定的宽度，即使两换能器靠的很近，也会存在一定的间距，而且手持换能器测量时，先标刻度线再将两换能器放置到相应位置上，可能会存在人为标线、间距测量以及放置时两换能器定位不准等多种误差，比如两换能器位置不对称或与被测裂缝位置不在同一直线上。

发明内容

为了解决用手持换能器来检测固体介质中裂缝的深度存在耗时长，误差大等缺陷，需要寻找一种更为简便，精度更高的装置。

在上述声波测试的实际操作的情况下，发明人经过大量的试验和研究发明了一种换能器支架。

该支架包括至少一个换能器支架，至少一对发射换能器和接收换能器分别被固定在支架两边，并分别可沿换能器支架上的滑轨移动。

进一步，在所述的换能器支架上、沿滑轨方向上设有刻度标识。

进一步，在所述的换能器支架上设有一个中心标识。

进一步，所述的换能器支架上的刻度标识由成对的标识线组成，每对刻度标识线对称的分布在中心标识两侧。

进一步，所述的刻度标识线有四对，每对刻度标识间的距离分别为50mm、100mm、150mm、200mm，并在相应位置标有标识值。

进一步，所述的刻度标识线有四对，每对刻度标识间的距离还可以分别为150mm、200mm、250mm、300mm，并在相应位置标有标识值。

进一步，所述支架的总长度为100mm～600mm。

进一步，所述的换能器支架上设有定位装置，该定位装置可将换能器固定在滑轨上。

进一步，所述的换能器支架上设有定位装置，该定位装置可将换能器固定在刻度标识处。

进一步，所述的中心标识为一个标有十字刻线的有机玻璃板，在十字刻线中心设有一个小孔。

使用该换能器支架进行测量时，操作简便，可以有效避免人工测距划线以及手持换能器时位置放置不准确造成的误差，大大提高了测量的效率和测量值的精准度。

附图说明

图1为本实用新型的换能器支架示意图。

图2为本实用新型的换能器支架俯视图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，附图仅提供参考与说明，并非用来限制本实用新型。

下面结合附图，对本实用新型的实施方式进行描述。

图1为本实用新型的换能器支架的一种实施例。换能器支架由换能器1、换能器套2、隔声材料3、换能器盖4、弹簧5、滑轨6、定位装置7、测试板8和刻度标识9组成。

图1左侧为换能器支架的剖视图，换能器支架由非金属材料制作而成，能有效减轻重量，即使在冬天测试时，也不会有冰凉的感觉，依然具有较好的手感。两换能器1置于两换能器套2内，换能器套2环向内壁与换能器1之间用环形隔声材料3配合的方式，有效的防止了换能器1与换能器套2的声短路。换能器套2顶部内壁与换能器1顶部之间用弹簧5配合的方式，换能器盖4顶住换能器1底部，通过螺纹等方式固定到换能器套2上，使换能器1与测试表面在不平的情况下依然能保证良好的耦合。两换能器套2分别被固定在支架两端，并分别可沿换能器支架上的滑轨6移动。它能保证换能器与测试面良好的耦合，且能直接快速、准确测试裂缝。右图为换能器支架的背面图，滑轨6上设有定位装置7，也可以采用将定位装置7设置在换能器套2或支架上等多种方式。

图2为换能器支架的俯视图，支架两侧对称印有50mm、100mm、150mm、200mm等四个成对的刻度标识9，并在相应刻度标识9位置设有定位装置7，当换能器套2移动到相应的刻度标识时，换能器套2通过定位装置7能自动固定，使发射和接收换能器间距准确。支架底部中心位置装有一个标有十字刻线的有机玻璃测试板8，且中心是一个孔，以保证测试时支架能准确地放在被测裂缝的某一确定位置上，这样可以有效地避免人工测距划线以及手持换能器时位置放置不准确造成的误差，大大提高了测量的效率和测量值的精准度。支架可以根据需要制成不同的长度，比如100mm～600mm。在具体实施中，若缝深在50mm以下，可以采用两侧对称印有50mm、100mm、150mm、200mm等四个成对刻度标识的支架，支架的总长度在250mm～300mm左右，便于操作和携带。

使用换能器支架时，先选择第一个测试点的间距，将两换能器套2以测试板8的中心孔为中心对称的置于滑轨刻度标识9上的相应位置，中心孔对准待测裂缝，将支架滑轨压紧测试面，使换能器与测试面良好的耦合，进行第一次测量。进行第二次或第三次测量时，保持支架滑轨不动，对称的改变两换能器套2的位置，从而改变第二、第三或多个测量点的间距，进行测量。

本实用新型的换能器支架也可用于其他利用声波进行的检测，不单局限于对混凝土材料裂缝的检测。

Claims (10)

1.一种换能器支架，其特征在于：至少一对发射换能器和接收换能器分别被固定在支架两边，并分别可沿换能器支架上的滑轨移动。

2.如权利要求1所述的一种换能器支架，其特征在于：在所述的换能器支架上、沿滑轨方向上设有刻度标识。

3.如权利要求1所述的一种换能器支架，其特征在于：在所述的换能器支架上设有一个中心标识。

4.如权利要求2所述的一种换能器支架，其特征在于：所述的换能器支架上的刻度标识由成对的标识线组成，每对刻度标识线对称的分布在中心标识两侧。

5.如权利要求4所述的一种换能器支架，其特征在于：所述的刻度标识线有四对，每对刻度标识间的距离分别为50mm、100mm、150mm、200mm，并在相应位置标有标识值。

6.如权利要求4所述的一种换能器支架，其特征在于：所述的刻度标识线有四对，每对刻度标识间的距离分别为150mm、200mm、250mm、300mm，并在相应位置标有标识值。

7.如权利要求1所述的一种换能器支架，其特征在于：支架的总长度为100mm～600mm。

8.如权利要求1所述的一种换能器支架，其特征在于：所述的换能器支架上设有定位装置，该定位装置可将换能器固定在滑轨上。

9.如权利要求1所述的一种换能器支架，其特征在于：所述的换能器支架上设有定位装置，该定位装置可将换能器固定在刻度标识处。

10.如权利要求3所述的一种换能器支架，其特征在于：所述的中心标识为一个标有十字刻线的有机玻璃板，在十字刻线中心设有一个小孔。

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