CN214174239U - 一种用于岩石超声波试验的探头夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于岩石超声波试验的探头夹具，包括底板、左支架、右支架、固定板、推板和探头放置盒，底板为长方体结构，底板中间设有凹槽，凹槽两侧相对称设有滑轨，凹槽中部固定连接有横梁，横梁将底板分为左半部分和右半部分，底板的左半部分顶部相对称设有两排螺纹孔，底板的右半部分顶部相对称设有两排刻度；左支架和右支架为长方形框架结构，并分别放置于横梁两侧的凹槽内，左支架和右支架的底部均设有与滑轨滑动连接的滑轮，左支架和右支架内安装有螺杆，每根螺杆上安装有螺母，探头放置盒安装于螺杆上并通过螺母限定位置，探头放置盒上设有带有缺口的圆形凹槽，横梁和右支架上均相对称的设有挂钩，挂钩间活动安装有弹簧。

Description

一种用于岩石超声波试验的探头夹具

技术领域

本实用新型属于岩石无损检测领域，特别涉及一种用于岩石超声波试验所用的探头夹具。

背景技术

岩石超声波试验通过检测声波信号在岩石内传播过程中的波速、波幅、波形及频谱等声学参数的变化，不仅可以间接地测量岩石试样的强度参数、渗透系数、岩石尺寸等物理力学参数，还能对岩石进行分类、无损检测内部损伤。因为其具有试验费用低、测试范围广、试验速度快等多种优势，被广泛应用于岩石工程中。

在实际操作过程中，操作者通常需手持探头对岩石试样进行超声波测试，然而该方式主要存在三个弊端，降低了其测试能力。第一，探头与试样表面涂有耦合剂使得双手夹紧两侧夹具时易产生滑动，导致接触面不稳定且会增加测试时间；第二，无法保证探头和岩石试样对中，相对位置的偏移都将导致试验误差增大甚至失败；第三，在多次超声波试验时，岩石试样与探头之间的相互作用力难以保持一致，同样造成试验误差增大，降低其测试准确性。因此，设计一种用于岩石超声波试验的探头夹具对于提高测试效率和精度具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于岩石超声波试验的探头夹具，该夹具不仅可以固定探头使得探头与岩石试样对中，并且可以保证每次超声波试验时探头和岩石试样之间的相互作用力保持一致，提高了测试精度。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于岩石超声波试验的探头夹具，包括底板、左支架、右支架、固定板、推板和探头放置盒，所述底板为长方体结构，底板中间设有凹槽，所述凹槽两侧相对称设有滑轨，所述凹槽中部固定连接有横梁，所述横梁将所述底板分为左半部分和右半部分，所述底板的左半部分顶部相对称设有两排螺纹孔，底板的右半部分顶部相对称设有两排刻度，测量精度为 0.1mm；

所述左支架和右支架为长方形框架结构，并分别放置于所述横梁两侧的凹槽内，左支架和右支架的底部均设有与所述滑轨滑动连接的滑轮，所述左支架和右支架内安装有螺杆，每根螺杆上安装有螺母，所述探头放置盒安装于所述螺杆上并通过所述螺母限定位置，所述探头放置盒上设有带有缺口的圆形凹槽，所述横梁和右支架上均相对称的设有三个挂钩，所述挂钩间活动安装有弹簧；

所述左支架的后方底板上通过所述螺纹孔安装有所述固定板，所述固定板上方通过推杆安装有所述推板，所述推杆能够左右移动以控制所述推板实现左右移动。

进一步的，所述左支架和右支架的底部分别设有两个自带螺纹的圆形槽，顶部开有比圆形槽直径大的通孔。

进一步的，所述探头放置盒内的圆形凹槽直径为40—60mm，所述探头放置盒上设有用于连接所述螺杆的连接孔。

进一步的，所述固定板的每侧支架底部设置有安装板，每个安装板上均设有与所述螺纹孔相匹配的安装孔。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

一方面，由于两侧支架及其螺杆、螺母的存在保证了两探头空间位置固定不发生相对滑动，从而在进行试验时保证了探头和岩石试样之间的稳定接触，提高了试验的效率；另一方面，通过调节两侧螺杆上螺母的高度，可以实现两个探头的稳定对中，增加了试验的准确率。此外，由于本实用新型夹具底板左侧具有可移动的推板，右侧具有刻度线，所以在测量过程中，可以通过微调推板的前进距离来保证每次测试时弹簧的拉伸长度保持一致，从而进一步保证每次测试时试样两端的探头和试样表面的相互作用力一致，增加了每组试验数据之间的可对比性，对提升试验的成功率具有重要意义。

附图说明

图1a和图1b分别为探头夹具的整体立体示意图和主要部位的局部立体示意图；

图2a和图2b分别为底板左半部和右半部俯视图；

图3a和图3b为框架立体示意图和平面示意图；

图4a和图4b为探头放置盒立体示意图和平面示意图；

图5a和图5b为支架的立体示意图和平面示意图；

图6a和图6b分别为固定板和推板的立体示意图和平面示意图。

附图标记：1-螺纹孔，2-挂钩，3-滑轨，4-刻度，5-弹簧，6-横梁，7-支架，8-螺杆，9-框架顶部孔，10-螺母，11-挂钩，12-滑轮，13-探头放置盒，14-圆形凹槽，15-贯穿孔，16- 螺纹孔，17-螺栓，18-固定板，19-螺纹孔，20-推板，21-圆形凹槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种用于岩石超声波试验的探头夹具，包括底板、左支架、右支架、固定板、推板和探头放置盒，参照图1a至图6b，该探头夹具具体制作过程如下：

步骤1、制作底板一个，底板主体为长方体，中间开有凹槽，凹槽两侧设有左右方向的滑轨3。底板左半部分顶部设有两排螺纹孔1，右半部分顶部设有两排刻度4，测量精度为0.1 mm；

步骤2、制作弹簧5和挂钩各三个，在步骤1底板的凹槽中部焊接长方体横梁6，横梁右侧设有三个与弹簧5相匹配挂钩2；

步骤3、制作长方形框架结构的支架7两个，支架7底部设有两个带螺纹的圆形槽，顶部开有比底部圆形槽直径略大的两个孔。每个支架7底部设有与滑轨3相匹配的2个滑轮12 其中右侧的支架7底部设有三个挂钩11；

步骤4、制作四根螺杆8，螺杆8直径与步骤3支架底部圆形槽相同，制作与螺杆相匹配的四个螺母10；

步骤5、制作两个探头放置盒13，探头放置盒13主体为长方体，在其后半部设有两个直径比螺杆8直径略大的贯穿孔15。探头放置盒13前半部设有带有缺口的圆形凹槽14。圆形凹槽14直径为50mm，满足市场上一般超声波探测装置中探头的几何尺寸。

步骤9、制作固定板18一个，固定板18为方型框架结构，固定板18底部设有与底板左侧螺纹孔1规格相同的四个螺纹孔19，固定板横梁上设置两个螺纹孔16。

步骤10、制作推板20一个，推板20比固定板的横梁尺寸略大，推板20中间设有两个比螺纹孔16直径略大的圆形凹槽21；

步骤11、将螺杆8分别旋入两个支架7内，在旋入支架7底板之前，先后将螺杆8穿过探头放置盒13和螺母10。此时支架组装完毕。

步骤12、将步骤11两个组装好的支架沿着滑轨3放入底板中，同时将固定板18与底板左半部用螺丝固定，拧动固定板横梁上的螺栓17使固定板和推板连接，将底板挂钩2和框架挂钩11之间挂好弹簧，此时超声波试验的探头夹具组装完成。

具体的，如图1a所示，基于超声波测试设备，采用上述制作完成后的探头夹具测试岩石内部有关超声波参数，相应的试验步骤如下：

步骤(1)、根据待测试样的长度，选择合适的弹簧5的个数，挂在挂钩2与挂钩11上，若使用一根弹簧则挂在中间位置，若使用两根则对称前后放置，若使用三根则全部放置；

步骤(2)、在探头放置盒13中，将超声波探头嵌入带有缺口的圆形凹槽14中，探头BNC 连接线通过缺口导出，保证超声波探头与探头放置盒13之间连接接触紧密；

步骤(3)、根据待测试样长度将固定板和推板放置于合适位置，通过4个螺纹孔19拧紧螺丝，将固定板固定于底板之上，如图6a所示，拧动两个螺栓17，使其插入推板20的两个圆形凹槽21。向右侧移动图5所示右侧支架一段距离，此时弹簧在两个支架之间处于拉伸状态，然后放置好等待测试试样；

步骤(4)、适当调整螺栓17的推进长度，使推板推动支架向前移动一个距离，记此时右侧支架的移动距离为x；

步骤(5)、这时开启超声波测量仪器，开始测量波速、频率等所需物理量，此时试样两端与探头的相互作用力为F＝nkx；式中：F为样两端与探头的相互作用力，n为弹簧的个数， k为弹簧的劲度系数，x为右侧支架离开初始距离的长度。

步骤(6)、待读数稳定后，拧动两个螺栓17使推板20回退，即可取下试样，在进行下一次测试时，重复步骤(4)和步骤(5)即可。值得注意的是，为了保证每次测试时试样与探头之间的相互作用力相同，应满足以下条件之一：

A.当待测试试样尺寸变大时，首先将固定板底部螺纹孔19上的螺丝松动，并将固定板 18和推板20向底板左侧移动一定距离后重新固定在底板螺纹孔1上，之后拧动固定板顶部螺丝推动推板20前进，使得图5所示右侧支架微调至与上一组试验相同的刻度，即可保证两次试验探头和试样之间的相互作用力一样。

B.当待测试试样尺寸变小时，首先将固定板底部螺纹孔19上的螺丝松动，并将固定板 18和推板20向底板右侧移动一定距离后重新固定在底板螺纹孔1上，之后拧动固定板顶部螺丝推动推板20前进，使得右侧支架微调至与上一组试验相同的刻度，即可保证两次试验探头和试样之间的相互作用力一样。

本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于岩石超声波试验的探头夹具，其特征在于，包括底板、左支架、右支架、固定板、推板和探头放置盒，所述底板为长方体结构，底板中间设有凹槽，所述凹槽两侧相对称设有滑轨，所述凹槽中部固定连接有横梁，所述横梁将所述底板分为左半部分和右半部分，所述底板的左半部分顶部相对称设有两排螺纹孔，底板的右半部分顶部相对称设有两排刻度，测量精度为0.1mm；

所述左支架和右支架为长方形框架结构，并分别放置于所述横梁两侧的凹槽内，左支架和右支架的底部均设有与所述滑轨滑动连接的滑轮，所述左支架和右支架内安装有螺杆，每根螺杆上安装有螺母，所述探头放置盒安装于所述螺杆上并通过所述螺母限定位置，所述探头放置盒上设有带有缺口的圆形凹槽，所述横梁和右支架上均相对称的设有三个挂钩，所述挂钩间活动安装有弹簧；

所述左支架的后方底板上通过所述螺纹孔安装有所述固定板，所述固定板上方通过推杆安装有所述推板，所述推杆能够左右移动以控制所述推板实现左右移动。

2.根据权利要求1所述一种用于岩石超声波试验的探头夹具，其特征在于，所述左支架和右支架的底部分别设有两个自带螺纹的圆形槽，顶部开有比圆形槽直径大的通孔。

3.根据权利要求1所述一种用于岩石超声波试验的探头夹具，其特征在于，所述探头放置盒内的圆形凹槽直径为40—60mm，所述探头放置盒上设有用于连接所述螺杆的连接孔。

4.根据权利要求1所述一种用于岩石超声波试验的探头夹具，其特征在于，所述固定板的每侧支架底部设置有安装板，每个安装板上均设有与所述螺纹孔相匹配的安装孔。

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