Ультразвуковой шахтный зонд Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Иэобретение относится к горному делу и предназначено для ультразвуковых измерений в массиве горных пород при исследованиях его напряженно-де формированного состояния.

Цель изобретения - повышение информативности измерений.

На фиг. 1 показан зонд, разрез; на фиг. 2 - конструкции установочной штанги, переходников и поворотной штанги.

Ультразвуковой шахтный зонд включает основание 1, ультразвуковой преобразователь 2 продольных колебаний, механизм прижима, выполненный в виде башмака 3 и тяг 4, 5, ультразвуковые преобразователи 6, 7 сдвиговых колебаний, установленные на основании 1 с помощью винтов 8 и 9, ось 10, конические шестерни 11 и 12, зубчатые венцы 13 и 14. Ось 10 кинематически связана с преобразователем 6 посредством конических шестерен 11 и 12 и вместе с зубчатыми венцами 13 и 14, установленными соответственно на преобразователях 6 и 7, образует ме-

ЈЛ

ел ч

&э

ханизм поворота преобразователей 6 и 7 сдвиговых колебаний. Кроме того, конструкция зонда включает ходовой винт 15 с квадратным хвостовиком 16, кронштейн 17, фланец 18, гайку 19 и подшипник 20. Для установки зонда и преобразователей используются (фиг.2) установочная штанга 21, поворотная штанга 22 и переходники 23 и 24.

Ультразвуковой шахтный зонд работает следующим образом.

С помощью установочной штанги 21, соединенной с фланцем 18, зонд вводят в скважину на необходимую глубину. На поворотную штангу 22 устанавливают переходник 23 Вводят поворотную штангу 22 внутрь установочной штанги 21 до соединения переходника 23 с квадратным хвостовиком 16 ходового винта 15. Вращая поворотную ытангу 22, прижимают основание 1 к стенке скважины с необходимым усилием„ Прижим обеспечивается с помощью башмака 3 и тяг 4, 5, шарнирно соединенных с ос- нованием 1 и перемещаемых ходовым винтом 15 относительно гайки 19. Затем заменяют переходник 23 поворотной штанги 22 на переходник 24- и соединяют поворотную штангу 22 с осью 10.

Аналогичные операции производят со вторым зондом, размещаемым в параллельно пробуренной скважине. Один из зондов является излучающим, а другой - приемным. Зонды устанавливаются на од ной и той же глубине таким образом, чтобы их основания 1 были направлены в сторону контролируемого массива, С помощью ультразвуковых преобразователей 2 продольных колебаний осуществляют излучение и прием продольных волн, а с помощью преобразователей 6, 7 сдвиговых колебаний - излучение и прием поляризованных поперечных волн Преобразователи 6, 7 сдвиговых колебаний установлены на основании 1 с возможностью их вращения на винтах 8 и 9, при этом направления поляризации преобразователей 6 и 7 ортогональны.

5

0

5

Для вращения преобразователей на них установлены взаимосвязанные зубчатые венцы 13 и 14, а преобразователь 6 кинематически связан с осью 10 посредством двух конических шестерен 11 и 12. При измерении времени распространения поляризованных поперечных волн поворачивают преобразователи 6 и 7 таким образом, чтобы достигалась максимальная амплитуда принимаемых одним из преобразователей колебаний, и измеряют время распространения двух поперечных волн с ортогональной поляризацией.

Данное устройство позволяет возбуждать и регистрировать три компоненты упругих колебаний при неизменных кон- .тактных условиях и тем самым повысить информативность измерений и снизить их трудоемкость.

Формула изобретения

Ультразвуковой шахтный зонд, включающий основание, ультразвуковой преобразователь продольных колебаний, установленный на основании, механизм прижима, выполненный в виде башмака, шарнирно соединенного с основанием посредством тяг, и установочные штанги, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности измерений, он снабжен двумя ультразвуковыми преобразователями сдвиговых колебаний с заданным направлением поляризации и механизмом поворота преобразователей, при этом преобразователи сдвиговых колебаний установлены на основании с возможностью их вращения так, что направления поляризации преобразователей ортогональны, а механизм поворота преобразователей сдвиговых колебаний выполнен в виде оси, кинематически связанной с одним из преобразователей посредством двух конических шестерен, и пары взаимосвя- . занных зубчатых венцов, установленных на преобразователях сдвиговых колебаний.

г 1

/V 9

EZ K M -vп f is w i7 Фиг.1

18

10

16

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение информативности измерений. Зонд содержит основание 1, ультразвуковой преобразователь (П) 2 продольных колебаний, ультразвуковые П 6 и 7 сдвиговых колебаний, механизм прижима и механизм поворота П 6 и 7. П 6 и 7 сдвиговых колебаний установлены на основании 1 с возможностью вращения и имеют ортогональные направления поляризации. Механизм прижима зонда выполнен в виде башмака 3, шарнирно соединенного с основанием 1 посредством тяг, и ходового винта 15. Механизм поворота П 6 и 7 выполнен в виде оси 10, кинематически связанной с П 6 посредством двух конических шестерен 11 и 12, и пары взаимосвязанных зубчатых венцов 13 и 14, установленных на П 6 и 7. Ультразвуковой зонд размещают в скважине на необходимой глубине и с помощью механизма прижима осуществляют его распор. П 2 продольных колебаний возбуждают или принимают продольные волны, а П 6 и 7 - поперечные. При измерениях поворачивают П 6 и 7 вокруг своей оси, добиваясь максимальной амплитуды сигнала на одном из них. Это позволяет регистрировать две поперечные волны с ортогональной поляризацией. Зона обеспечивает измерение трех упругих волн при стабильных контактных условиях. 2 ил.