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激振装置、波速测试系统及波速测试方法

阅读：733发布：2020-05-11

专利汇可以提供激振装置、波速测试系统及波速测试方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种激振装置、波速测试系统及波速测试方法，属于波速测试领域。激振装置，包括：连接杆、第一支座、第二支座、第一滑杆、第二滑杆、冲击帽以及冲击锤，第一支座和第二支座分别设置在连接杆的两端，连接杆的端部伸出于第一支座和/或第二支座，第一滑杆和第二滑杆均依次贯穿第一支座和第二支座，第一滑杆、第二滑杆以及连接杆相互平行，冲击帽设置于连接杆伸出于第一支座和/或第二支座的端部，冲击锤设置在第一滑杆的端部且与第二滑杆连接，冲击锤能够沿第一滑杆和第二滑杆的延伸方向冲击冲击帽。本发明的目的在于提供一种激振装置、波速测试系统及波速测试方法，结构简单，操作简便，振动大小调节方便，具有良好的可移动性。，下面是激振装置、波速测试系统及波速测试方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种激振装置，其特征在于，包括：连接杆、第一支座、第二支座、第一滑杆、第二滑杆、冲击帽以及冲击锤，所述第一支座和所述第二支座分别设置在所述连接杆的两端，所述连接杆的端部伸出于所述第一支座和/或第二支座，所述第一滑杆和所述第二滑杆均依次贯穿所述第一支座和所述第二支座，所述第一滑杆、所述第二滑杆以及所述连接杆相互平行，所述冲击帽设置于所述连接杆伸出于所述第一支座和/或第二支座的端部，所述冲击锤设置在所述第一滑杆的端部且与所述第二滑杆连接，所述冲击锤能够沿所述第一滑杆和所述第二滑杆的延伸方向冲击所述冲击帽。
2.如权利要求1所述的激振装置，其特征在于，所述激振装置还包括两端分别与所述第一支座和所述第二支座连接的套筒，所述第一滑杆、所述第二滑杆以及所述连接杆位于所述第一支座和所述第二支座之间的部分均处于所述套筒的内部。
3.如权利要求2所述的激振装置，其特征在于，所述激振装置还包括分别与所述第一支座和所述第二支座连接的压板，所述压板位于所述套筒的外侧，用于与竖井的井壁贴合。
4.如权利要求3所述的激振装置，其特征在于，所述激振装置还包括套设在所述套筒上的密封管，所述密封管的两端开口分别与所述第一支座和所述第二支座密封连接，使所述密封管与所述套筒之间形成封闭空间，所述第一支座和/或所述第二支座上设置有与所述封闭空间连通的孔道，所述压板位于所述密封管远离所述套筒的一侧。
5.如权利要求1所述的激振装置，其特征在于，所述连接杆包括柱状的腔体以及连接所述腔体与所述第一支座的第一连杆和连接所述腔体与所述第二支座的第二连杆，所述第一连杆连接所述第一支座的一端伸出于所述第一支座和/或所述第二连杆连接所述第二支座的一端伸出于所述第二支座，所述腔体中设置有振动传感器。
6.如权利要求1所述的激振装置，其特征在于，所述连接杆的两端分别对应伸出于所述第一支座和所述第二支座，所述冲击帽分别设置于所述连接杆的两端，所述第一滑杆的两端均设有冲击锤。
7.如权利要求6所述的激振装置，其特征在于，所述第一支座和所述第二支座上还分别套设有保护套，所述保护套上对应设有通孔，所述第一滑杆、所述第二滑杆以及所述连接杆通过所述通孔伸出所述第一支座和所述第二支座。
8.如权利要求4所述的激振装置，其特征在于，所述激振装置还包括通过气门与所述孔道连通的软管。
9.一种波速测试系统，其特征在于，包括拾振器、处理器以及如权利要求1至8任一项的激振装置，所述激振装置以及所述拾振器分别与所述处理器连接。
10.一种波速测试方法，其特征在于，包括：
将激振装置以及拾振器分别设置于对应的测试点位；
提升所述激振装置的冲击锤，使所述激振装置产生振动；
处理器分别接收所述激振装置以及所述拾振器输出的振动信息并进行处理，输出振动传播的波速。

说明书全文

激振装置、波速测试系统及波速测试方法

技术领域

[0001] 本发明涉及波速测试技术领域，具体而言，涉及一种激振装置、波速测试系统及波速测试方法。

背景技术

[0002] 在水利、水电、石油、铁路、冶金、民用建筑等领域的土木施工，以及地震勘探中，为了能够确定地基岩土的物理力学性质或工程指标，通常会采用波速测试以根据弹性波在岩体内的传播速度，来间接测定岩土体在应变条件下的动弹性模量等参数。

[0003] 波速测试一般采用单孔法、夸孔法等进行测试，采用的装置包括激振装置、信号接收装置以及信号处理装置。根据具体采用的测试方法将激振装置和信号接收装置对应设置到震源点和测试点，激振装置产生测试波形后，信号接收装置分别将震源点的振动信号以及传输至测试点的振动信号转化为电信号并传输至信号处理装置，利用信号处理装置对传入的信号按照对应的测试方法进行处理，便可以得出用于间接测定岩土体动弹性模量等参数的相关数据。

[0004] 但是，现有的波速测试所采用的激振装置结构复杂、机动性较差并且调节振动大小的操作较为复杂。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种激振装置、波速测试系统及波速测试方法，结构简单，操作简便，振动大小调节方便，具有良好的可移动性。

[0006] 本发明的实施例是这样实现的：

[0007] 本发明实施例的一方面，提供一种激振装置，包括：连接杆、第一支座、第二支座、第一滑杆、第二滑杆、冲击帽以及冲击锤，第一支座和第二支座分别设置在连接杆的两端，连接杆的端部伸出于第一支座和/或第二支座，第一滑杆和第二滑杆均依次贯穿第一支座和第二支座，第一滑杆、第二滑杆以及连接杆相互平行，冲击帽设置于连接杆伸出于第一支座和/或第二支座的端部，冲击锤设置在第一滑杆的端部且与第二滑杆连接，冲击锤能够沿第一滑杆和第二滑杆的延伸方向冲击冲击帽。

[0008] 可选地，激振装置还包括两端分别与第一支座和第二支座连接的套筒，第一滑杆、第二滑杆以及连接杆位于第一支座和第二支座之间的部分均处于套筒的内部。

[0009] 可选地，激振装置还包括分别与第一支座和第二支座连接的压板，压板位于套筒的外侧，用于与竖井的井壁贴合。

[0010] 可选地，激振装置还包括套设在套筒上的密封管，密封管的两端开口分别与第一支座和第二支座密封连接，使密封管与套筒之间形成封闭空间，第一支座和/或第二支座上设置有与封闭空间连通的孔道，压板位于密封管远离套筒的一侧。

[0011] 可选地，连接杆包括柱状的腔体以及连接腔体与第一支座的第一连杆和连接腔体与第二支座的第二连杆，第一连杆连接第一支座的一端伸出于第一支座和/或第二连杆连接第二支座的一端伸出于第二支座，腔体中设置有振动传感器。

[0012] 可选地，连接杆的两端分别对应伸出于第一支座和第二支座，冲击帽分别设置于连接杆的两端，第一滑杆的两端均设有冲击锤。

[0013] 可选地，第一支座和第二支座上还分别套设有保护套，保护套上对应设有通孔，第一滑杆、第二滑杆以及连接杆通过通孔伸出第一支座和第二支座。

[0014] 可选地，激振装置还包括通过气门与孔道连通的软管。

[0015] 本发明实施例的另一方面，提供一种波速测试系统，包括：拾振器、处理器以及上述任意一项的激振装置，激振装置以及拾振器分别与处理器连接。

[0016] 本发明实施例的又一方面，提供一种采用上述波速测试系统的波速测试方法，包括：将激振装置以及拾振器分别设置于对应的测试点位；提升激振装置的冲击锤，使激振装置产生振动；处理器分别接收激振装置以及拾振器输出的振动信息并进行处理，输出振动传播的波速。

[0017] 本发明实施例的有益效果包括：

[0018] 本发明实施例提供的一种激振装置，第一支座和第二支座分别设置在连接杆两端，且连接杆的端部伸出于第一支座和/或第二支座，连接杆伸出于第一支座和/或第二支座的端部设置有冲击帽。第一滑杆和第二滑杆均贯穿第一支座和第二支座，并且在第一滑杆的端部设置有与第二滑杆连接的冲击锤，冲击锤能够沿第一滑杆和第二滑杆的延伸方向运动，从而对冲击帽进行冲击。通过冲击锤对冲击帽的冲击，使冲击帽以及与冲击帽连接的连接杆能够产生振动，该振动能够通过设置在连接杆两端的第一支座和第二支座导向外部环境。该激振装置采用上述的结构，设置简单轻便移动更加方便，并且在实际使用过程中，能够通过调节冲击锤与冲击帽之间的距离来改变冲击力的大小，从而改变振动大小，因此调节振动大小的操作更加简单快捷。

[0019] 本发明实施例提供的波速测试系统，采用上述的激振装置，设置更加简便，移动更加方便，并且调节测试所需的振动大小的操作更加方便快捷，有利于提高波速测试的效率。附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0021] 图1为本发明实施例提供的激振装置的结构示意图之一；

[0022] 图2为本发明实施例提供的激振装置的结构示意图之二；

[0023] 图3为本发明实施例提供的激振装置的结构示意图之三；

[0024] 图4为本发明实施例提供的激振装置的结构示意图之四；

[0025] 图5为本发明实施例提供的激振装置的结构示意图之五。

[0026] 图标：110-连接杆；111-第一连杆；112-第二连杆；113-腔体；121-第一支座；122-第二支座；131-第一滑杆；132-第二滑杆；140-冲击帽；150-冲击锤；151-吊环；160-套筒；170-压板；180-密封管；190-保护套。

具体实施方式

[0027] 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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0028] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

[0029] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0031] 此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

[0032] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0033] 本发明实施例提供一种激振装置，如图1所示，包括连接杆110、第一支座121、第二支座122、第一滑杆131、第二滑杆132、冲击帽140以及冲击锤150，第一支座121和第二支座122分别设置在连接杆110的两端，连接杆110的端部伸出于第一支座121和/或第二支座
122，第一滑杆131和第二滑杆132均依次贯穿第一支座121和第二支座122，第一滑杆131、第二滑杆132以及连接杆110相互平行，冲击帽140设置于连接杆110伸出于第一支座121和/或第二支座122的端部，冲击锤150设置在第一滑杆131的端部且与第二滑杆132连接，冲击锤
150能够沿第一滑杆131和第二滑杆132的延伸方向冲击冲击帽140。

[0034] 该激振装置在使用时，首先在震源点设置竖井，将该激振装置设置在竖井中，并通过激振装置的第一支座121和第二支座122将该激振装置与测试井的井壁固定(利用螺钉等固定或通过其他方式)；然后将冲击锤150提起一定高度(冲击锤150相对于冲击帽140的距离)并释放，使冲击锤150在重力的作用下运动并冲击冲击锤150，从而使冲击锤150产生振动。冲击锤150产生的振动能够通过连接杆110传导至连接在连接杆110两端的第一支座121和第二支座122，进而通过第一支座121和第二支座122导向竖井(外部环境)。

[0035] 当需要改变该激振装置输出的振动大小时，可以通过调节提起冲击锤150的高度，或更换不同重量的冲击锤150等方式使冲击锤150冲击冲击帽140的冲量有所改变，进而改变冲击帽140产生的振动的大小。

[0036] 需要说明的是，第一，冲击锤150可以根据冲击帽140设置的具体情况而设置。示例地，当连接杆110的端部伸出于第一支座121时，冲击帽140设置在连接杆110伸出于第一支座121的端部，则冲击锤150设置在第一滑杆131靠近第一支座121的一端，以使冲击锤150能够沿第一滑杆131的延伸方向冲击冲击帽140。当连接杆110的端部伸出于第二支座122时，冲击帽140和冲击锤150的设置方式与上述类似，此处不再赘述。当连接杆110的两端分别伸出于第一支座121和第二支座122时，冲击帽140分别设置在连接杆110的两端，则第一滑杆131的两端均设置冲击锤150，以使设置在连接杆110两端的冲击帽140均能够被冲击锤150冲击而产生振动。

[0037] 第二，设置在第一滑杆131端部的冲击锤150还与第二滑杆132连接，能够使冲击锤150设置的更加稳固，并且使冲击锤150沿第一滑杆131的延伸方向冲击冲击帽140的运动更加稳定。

[0038] 第三，设置在第一滑杆131的端部的冲击锤150通常为一个，当然，在本发明实施例中，第一滑杆131的端部还可以沿第一滑杆131的延伸方向排列设置多个冲击锤150(附图中未示出)，从而使该激振装置能够通过改变冲击锤150个数的方式改变冲击锤150对冲击帽140的冲量大小从而改变冲击帽140的振动大小。

[0039] 第四，通常第一滑杆131上设置的冲击锤150与第一滑杆131和第二滑杆132均固定连接，通过第一滑杆131和第二滑杆132在相对于第一支座121和第二支座122的滑动而实现冲击锤150对冲击帽140的冲击。当然，在实际应用中，还可以是第一滑杆131和第二滑杆132相对于第一支座121和第二支座122固定连接，而冲击锤150相对于第一滑杆131和第二滑杆132滑动连接，使冲击锤150能够在第一滑杆131和第二滑杆132上滑动，以对冲击帽140进行冲击。

[0040] 本发明实施例提供的一种激振装置，第一支座121和第二支座122分别设置在连接杆110两端，且连接杆110的端部伸出于第一支座121和/或第二支座122，连接杆110伸出于第一支座121和/或第二支座122的端部设置有冲击帽140。第一滑杆131和第二滑杆132均贯穿第一支座121和第二支座122，并且在第一滑杆131的端部设置有与第二滑杆132连接的冲击锤150，冲击锤150能够沿第一滑杆131和第二滑杆132的延伸方向运动，从而对冲击帽140进行冲击。通过冲击锤150对冲击帽140的冲击，使冲击帽140以及与冲击帽140连接的连接杆110能够产生振动，该振动能够通过设置在连接杆110两端的第一支座121和第二支座122导向外部环境。该激振装置采用上述的结构，设置简单轻便移动更加方便，并且在实际使用过程中，能够通过调节冲击锤150与冲击帽140之间的距离来改变冲击力的大小，从而改变振动大小，因此调节振动大小的操作更加简单快捷。

[0041] 可选地，结合图2所示，激振装置还包括两端分别与第一支座121和第二支座122连接的套筒160，第一滑杆131、第二滑杆132以及连接杆110位于第一支座121和第二支座122之间的部分均处于套筒160的内部。

[0042] 在激振装置上设置两端分别与第一支座121和第二支座122连接的套筒160，套筒160能够对第一滑杆131、第二滑杆132以及连接杆110位于第一支座121和第二支座122之间的部分起到保护做用。防止竖井中的杂物、岩土等与连接杆110接触影响冲击帽140在连接杆110上的振动传导，当第一滑杆131和第二滑杆132相对于第一支座121和第二支座122滑动连接，冲击锤150相对于第一滑杆131和第二滑杆132固定连接时，该套筒160还能够防止杂物、岩土等与第一滑杆131和第二滑杆132接触影响第一滑杆131和第二滑杆132相对于第一支座121和第二支座122的滑动。

[0043] 可选地，再结合图3所示，激振装置还包括分别与第一支座121和第二支座122连接的压板170，压板170位于套筒160的外侧，用于与竖井的井壁贴合。

[0044] 在激振装置上设置分别与第一支座121和第二支座122连接的压板170。使用时，压板170能够直接与竖井的井壁接触，冲击帽140产生的振动传导至第一支座121和第二支座122，能够进一步的经由压板170传输至竖井，以使冲击帽140产生的振动传导至竖井的效果有所增强。

[0045] 可选地，再结合图4所示，激振装置还包括套设在套筒160上的密封管180，密封管180的两端开口分别与第一支座121和第二支座122密封连接，使密封管180与套筒160之间形成封闭空间，第一支座121和/或第二支座122上设置有与封闭空间连通的孔道(附图中未示出)，压板170位于密封管180远离套筒160的一侧。

[0046] 其中，在密封管180的两端开口分别与第一支座121和第二支座122密封连接处还可以增设密封圈，以进一步提高密封效果。

[0047] 在套筒160的外缘套设密封管180，通过密封管180的两端开口与第一支座121和第二支座122密封连接，使密封管180与套筒160之间形成密封空间，在使用时，通过孔道向该密封空间充气使密封管180膨胀，从而使该激振装置能够通过膨胀的密封管180与竖井井壁的抵持、摩擦而固定在竖井内，并且能够通过充放气的方式快速方便的实现该激振装置在竖井内的固定和解除，提高操作的便捷性。

[0048] 可选地，结合图1所示，连接杆110包括柱状的腔体113以及连接腔体113与第一支座121的第一连杆111和连接腔体113与第二支座122的第二连杆112，第一连杆111连接第一支座121的一端伸出于第一支座121和/或第二连杆112连接第二支座122的一端伸出于第二支座122，腔体113中设置有振动传感器(附图中未示出)。

[0049] 需要说明的是，当第一连杆111伸出于第一支座121时，第一连杆111伸出第一支座121的一端设置有冲击帽140；当第二连杆112伸出于第二支座122时，第二连杆112伸出第二支座122的一端设置有冲击帽140；当第一连杆111和第二连杆112分别对应伸出于第一支座
121和第二支座122，则第一连杆111和第二连杆112分别伸出第一支座121和第二支座122的一端均设置有冲击帽140。

[0050] 将连接杆110设置为上述结构，包括腔体113并在腔体113内设置振动传感器，利用该振动传感器能够接收冲击帽140产生的振动，并将该振动转换为数据信号传输至外部设备，以便于获取该激振装置产生的振动的振动信息，为调节振动大小或其他试验测试提供数据支持。其中，振动传感器与外部设备之间可以通过无线传输的方式传输信号也可以通过有线的方式，当振动传感器与外部设备之间通过有线传输的方式传输数据信号时，可在第一连杆111、第二连杆112、第一支座121或第二支座122等结构上开孔，以用于数据线走线。

[0051] 可选地，结合图1所示，连接杆110的两端分别对应伸出于第一支座121和第二支座122，冲击帽140分别设置于连接杆110的两端，第一滑杆131的两端均设有冲击锤150。

[0052] 使连接杆110的两端分别对应伸出于第一支座121和第二支座122，并在连接杆110的两端分别设置冲击帽140，以及在第一滑杆131的两端分别设置冲击锤150，使该激振装置能够在实际使用过程中两端均可作为冲击端(具有能够通过冲击锤150冲击冲击帽140的一端)，安装时不需要区分两端哪一个作为冲击端，使用更加方便。

[0053] 可选地，结合图4和5所示，第一支座121和第二支座122上还分别套设有保护套190，保护套190上对应设有通孔，第一滑杆131、第二滑杆132以及连接杆110通过通孔伸出第一支座121和第二支座122(即第一滑杆131、第二滑杆132以及连接杆110伸出第一支座
121和第二支座122的部分能够由保护套190内伸出)。

[0054] 第一支座121和第二支座122上分别设置保护套190，通过保护套190能够对第一支座121和第二支座122起到保护作用。

[0055] 可选地，激振装置还包括通过气门与孔道连通的软管(附图中未示出)。

[0056] 设置软管，并将软管通过气门与孔道连通，使设置在竖井内的激振装置能够通过设置在竖井外的打气设备，利用软管远距离的向密封管180内打气，避免打气时竖井狭小空间对操作造成的局限性。并且利用气门将软管与孔道连通，使得正常使用时密封管180与套筒160之间封闭空间内的气体不易泄露。

[0057] 可选地，如图1所示，冲击锤150远离冲击帽140的一端设有吊环151。

[0058] 在使用该激振装置时，能够利用吊装设备或人力通过拉动吊环151而提升冲击锤150的高度(冲击锤150与冲击帽140之间的距离)。

[0059] 本发明实施例的另一方面，提供一种波速测试系统，包括：拾振器、处理器以及上述任意一项的激振装置，激振装置以及拾振器分别与处理器连接。

[0060] 利用夸孔法、单孔法等波速测试方法，使用该波速测试系统进行波速测试时，将上述激振装置设置在震源点位的竖井中，然后将拾振器对应设置在震源点位和测量点位，最后利用处理器按照对应的波速测试方法对拾振器传输的数据进行处理即可。

[0061] 本发明实施例提供的波速测试系统，采用上述的激振装置，设置更加简便，移动更加方便，并且调节测试所需的振动大小的操作更加方便快捷，有利于提高波速测试的效率。

[0062] 本发明实施例的又一方面，提供一种采用上述波速测试系统的波速测试方法，包括：将激振装置以及拾振器分别设置于对应的测试点位；提升激振装置的冲击锤，使激振装置产生振动；处理器分别接收激振装置以及拾振器输出的振动信息，并进行处理，输出振动传播的波速。

[0063] 通过该方法进行波速测试，更加快速便捷，提升了波速测试的效率。

[0064] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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