超声波波速测量简述.docx
《超声波波速测量简述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超声波波速测量简述.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
超声波波速测量简述
得分
教师签名
批改日期
深圳大学实验报告
课程名称：
大学物理实验
实验名称：
声速的测量
学院：
专业：
班级：
组号：
指导教师：
报告人：
学号：
实验地点B109
实验时间：
年月日星期
实验报告提交时间：
、实验目的
、实验原理：
总括:
压电陶瓷换能器：
位相法：
三、实验仪器：
四、实验内容和步骤：
用位相法比较法测量声速：
1．声波测试的定义
波速测试（WaveVelocityTest）是利用波速确定地基土的物理力学性质或工程指标的现场测试方法；根据弹性波在岩土体内的传播速度，间接测定岩土体在小应变条件下（10-4～10-6）的动弹性模量等参数。
波在地基土中的传播速度是地基土在动力荷载作用下所表现出的工程性状之一，也是建（构）筑物抗震设计的主要参数之一。
2．几组概念的区分
1）体波：
在弹性体内部传播的波；面波：
在弹性体表面或不同介质交界面上传播的波；
2）瑞利波：
波的质点在包含波传播方向的铅垂平面内振动，质点的振动轨迹为逆时针方向转动的椭圆，且振幅随深度呈指数函数衰减，传播速度略小于横波。
勒夫波：
质点在水平面内振动，质点运动轨迹与波传播方向垂直。
在天然地震中，瑞利波是危害性最大的一种地震波，在人工地震勘探中，瑞利波被视为一种干扰波。
所以，在地震减灾和常规地震勘探中，都设法减小它的危害和影响。
3）压缩波：
当波传播时，如果质点振动方向与波的传播方向一致，称为压缩波；剪切波：
当波传播时，如果质点振动方向与波的传播方向相互垂直，称为剪切波；
二、声波测试的适用性及分类由于地下水的存在对剪切波波速不产生明显的影响（压缩波影响很大）所以，通常是测剪切波波速确定土的动力特性。
波速测试可以采用单孔法、跨孔法和面波法。
三、声波测试的目的
地基土的波速测试可以应用于以下目的：
（1）划分场地类型，计算场地的基本周期；
（2）提供地震反应分析所需的地基土动力参数（动剪切模量、阻尼比、动剪切刚
度等）；
（3）提供动力机器基础设计所需的地基土动力参数（抗压、抗剪、抗扭刚度及刚度系数、阻尼等）；
（4）判断地基土液化的可能性；
（5）评价地基土的类别和检验地基加固效果。
单孔法可分为单孔孔下法和单孔孔上法，如图9—1所示。
单孔孔下法是在孔口地面设置振源，在唯一的一个钻孔中，在需要探测的深度处放置拾振器，主要检测水平的剪切波（SH波）和压缩波（P波）的波速。
单孔孔上法则是将振源放置在孔内一定深度处，将拾振器放置在地面。
最近在静力触探试验中，有人利用安装在触探探头内的拾振器观测由地面锤击引起的剪切波的速度。
同时得到锥头阻力、摩擦比和剪切波速度等资料。
这种试验称为振动触探试验（SeismicConePenetrationTest，简称SCPT），装置如图9－2所示。
五、数据记录：
1参数的测量
压电陶瓷谐振频率f0=+-kHz;室温t=+-C
2位相法数据记录
（1）记录半波长数据
李萨如图形
/
\
/
\
/
\
接受头位置
L1
L2
L3
L4
L5
L6
卡尺读数
（mm）
李萨如图形
/
\
/
\
/
\
接受头位置
L7
L8
L9
L10
L11
L12
卡尺读数
（mm）
（2）用逐差法处理数据
接受头S1位置
L12
L11
L10
L9
L8
L7
接受头S2位置
L6
L5
L4
L3
L2
L1
3λ=l（n+6）-l（n）
（厘米）
λ（厘米）
λ（平均）
Δλ=λi-λ（平均）
六、数据处理：
七、实验结论与讨论：
八：
问答题
1分析压电陶瓷换能器的工作原理
2实验中如何测量压电陶瓷的共振频率
3
可以用来测量可闻声
可闻声波与超声波有什么区别?
本实验的方法是用来测量超声波波长的波的波长吗?
为什么?
指导教师批阅意见：
1试验目的
1.1测定地层剪切波速和压缩波波速，划分建筑场地类型；
1.2计算岩土动力学参数，如地基的动弹性模量、动剪切模量和动泊松比；
1.3在岩土工程勘察中，配合其它方法综合评价场地土的工程力学性质。
2适用范围本方法适用钻孔孔径在80～140mm、孔深在0～120m范围内的岩土地层波速测试。
3、依据的标准《地基动力特性测试规范》（GB/T50269-97）。
4仪器设备
4.1主要仪器一览表：
表4.1主要仪器一览表设备名称型号主要技术指标三分量检波器JBT-Ⅱ测量方向：
x、y、z三分向；通频带：
28～200Hz相对相位差：
≤3°；灵敏度：
28（或60）V.s/m动测仪RS-1616K通道数:
5道（4道接收1道外触发）；前放（高增益通道）:
128倍瞬时浮点放大:
100倍；AD转换位数:
16bit采样间隔:
10μ～s32767μs；采样长度:
1024点通道频带宽度:
0～3500Hz；触发方式:
稳态触发、通道触发、外触发地震仪DZQ24计算机及配置：
军品级PC104控制计算机；P3（933MHz）处理器；128MB内存；40GB硬盘；通道数：
总通道数为24道。
其中1道、2道、3道、4道、6道、12道、24道、48道工作模式可选；采样间隔：
10µs、31.25µs、62.5µs、125µs、250µs、500µs、1ms、2ms、4ms、8ms、16ms、32ms到400ms若干档；采样点数：
512、1024、2048、4096、8192、16384等，最大记录长度达32768s；前放增益：
每六道为一组，由软件可选64倍（36dB），16倍（24dB），4倍（12dB），1倍；
A/D转换：
24位A/D转换器；频率响应：
0.1Hz—4kHz噪音：
全频状态下小于1µV；采样延时：
0—9999ms幅度一致性：
优于±0.02%；相位一致性：
优于±0.01ms；动态范围优于144dB；操作系统：
WinXP数据格式：
SEG-2、SEG-Y、CSP触发：
内、外触发可用锤击开关触发，也可断线或接通触发时钟：
年度计时钟，文件记录的时间随数参数存入文件电源：
12V±20%蓄电池供电；仪器使用环境温度：
0℃～+60℃；仪器储藏温度：
-20℃～60℃震源大锤或标贯锤成绩评定：
预习（20分）
操作及记录
（40分）
数据处理
20分
结果与讨论
10分
思考题
10分
总分
1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
钻孔波速测试项目根据工程特点要求吧
般民建作剪切波速试验就可以了，如果需要提供动参数就要麻烦些，纵横都要测试时间上，基本上我们一般都是勘探孔深度达到测试要求就可以做了。
一般比测试深度深1米多（沉渣沉淀）就行如果地层易坍塌，需要停留时间较长，或者测试深度很深，建议下套管。
否则测试的时候让钻进清一下孔也不是难事
（<75mm）,制约了悬挂式波以满足地震及工程勘察行
XG-Ⅰ悬挂式波速测井仪推向市场以来，以其方便、快捷、精确、高校，而受到地震及工程勘察行业的青睐。
但美中不足的是，个别地区施工的无水钻孔及小口径钻孔速测井仪的使用。
为此，我公司研制开发出了新型帖壁式波速测井仪，业的需要。
特点：
仪器操作简单：
全中文操作菜单，配有专用处理软件可生成钻孔地址-波速柱状图。
探头轻便：
探头采用张开装置贴壁，避免了以往贴壁装置烦琐、费力、费时、费工的缺点。
波形直观、成果可靠：
全孔测试结果在现场直接显示，便于现场了解钻孔地质情况，发现问题；使用处理软件进行人工干预波速值计算，直接生成波形图与波速-深度曲线。
仪器扩展功能：
地脉动测试：
配置高精度、高灵敏度低频检测波器及地脉动采集分析软件，可进行地脉动测试。
振动监测：
测量强振源引起的地面振动幅值，评价强振源对周围建筑物的影响程度。
升级会员 