声波探测技术在矿井领域中的应用及展望

声波矿井探测技术是基于声学法进行矿井信息探测的物探技术,相较于其他探测方式具有适用性广、可靠性高、经济投入低等优势。介绍了声波探测技术在矿井领域的发展概况,针对声波探测技术在矿井内部基础物理信息探测、矿井外部地质信息勘探领域内的研究进展和技术特点进行文献梳理与论述,研究声波探测技术在矿井探测领域内判断物体状态的探测机理、实现方式和适用场景。在矿井内部基础物理方面归纳了声波测温、声波定位、声波流场测速等方向的发展概况,针对煤体测温、矿井管线测距、地下构筑物完整性检测及生命探测救援领域内的技术进行重点介绍,同时拓展了声波在烟气流速监测、气体浓度感知、湿度信息探测等方面的发展趋势;在矿井外部地质情况勘探中,总结了声波测井技术和声波CT探测技术的应用情况,并着重介绍了其在围岩裂隙超声波探测及强矿震异常区探测等应用场景中的研究现状。探讨了现阶段矿井声测技术研究中有关定位精度、算法优化、噪声干扰等方面存在的不足,结合当前的物理探测技术现状和现代声学发展形势,对未来声波在微观信息探测、实时系统化控制、误差优化等矿井探测领域的发展趋势与研究重点进行展望,研究成果为我国在声波矿井信息探测领域的研究提供一定借鉴。

基于水听器声波探测的供水管道泄漏检测系统

针对城市供水管道泄漏检测的实际需求,从流体力学Navier-Stokes(N-S)方程出发,结合Lighthill声学比拟理论,得到N-S方程波动形式,阐释了管道泄漏声波产生机理。以水听器捕捉泄漏声波作为管道泄漏检测技术思路,自主研制了由高灵敏度水听器和数据采集处理终端组成的管道泄漏检测仪,结合自主研发的泄漏声波时频综合分析软件,形成整套管道泄漏检测系统。对供水管道泄漏声波信号时频特征进行分析和提取,实验结果表明:系统可有效检测到200 m供水管道在0.14 t/h泄漏速率下的泄漏声波时频特征信息。

基于声波探测的铜坑矿破碎盘区矿柱稳定性分析

为指导铜坑矿92号矿体破碎盘区安全高效开采,选取505,494,472,455,434,386水平开展了钻孔声波测试,分析了不同中段水平巷道围岩体的质量并进行了分区评价,最后提出了相应的支护建议。现场测试结果表明,钻孔中间部分岩体的质量优于两端岩体的质量,其中岩体风化对孔口处松动区的形成影响较大,而孔底普通存在松动区,尤其在围岩节理裂隙发育或者早期充填体质量较低甚至采用废石充填导致的强度不足的区域。

声波探测技术的新发展及其应用

近年来， 声波探测技术无论是硬件还是软件都得到了前所未有的发展， 而且其应用范围也得到了进一步的拓宽， 声波探测技术已经完成由传统的岩体声波探测向岩体—构件声波探测的全方位转换。文中从铁道部科学研究院西南分院声波探测技术研究的发展和声波探测技术的应用， 两个方面探讨了声波探测技术的发展及其在无损检测中的应用， 并对其潜在的应用前景作了预测。

多孔介质内流体相态特征超声波探测研究进展

目前有关烃类流体相态的研究已较为成熟,能为油气田的高效开发提供相应的理论指导和技术支持。但研究成果大多忽略多孔介质对流体相态的影响。为此,在充分考虑流体与多孔介质相互作用的基础上,开展多孔介质内流体相态特征的研究十分必要。随着研究的不断深入,超声波探测技术不受压力温度限制、不改变流体成分、检测成本低、对人体无害等优点逐渐得到重视,并在多孔介质内相态研究领域逐渐得到了应用。在参考国内外相关文献资料的基础上,简述了超声波的探测机理,重点综述了超声波探测在多孔介质内天然气水合物、凝析油气相态特征研究的应用进展,并指出了目前存在的主要问题及今后的研究重点。

基于声波探测海底浅层沉积物特性的方法研究

利用声波在水中的传输特性进行海底浅层沉积物特性的探测。在实践应用中有实验室方法、现场测量方法和海底声学遥测方法,并研制出大量的仪器。由于海上和海底实际条件的限制,声波探测方法都存在一定的不足之处,由此提出了声衰减测试沉积物特性以及建立实验室模拟海底环境探测方法的设想。

爆破开挖效应的声波探测技术

爆破开挖会造成一定范围内围岩的破坏或松动，导致围岩承载能力下降。结合工程实践，利用声波探测技术对钻探岩芯和现场爆堆试块进行测试，并结合现场测试结果，确定破碎松动范围，互相验证。

声波探测综放面顶煤厚度的试验研究

分析了综采放顶煤开采工作面顶煤厚度的探测条件，提出采用自激自收的声波反射方法来探测残余顶煤厚度，通过反复试验改进激发接收装置，并开发出自动解析软件，取得了好的应用效果。

应用超声波探测研究液体与纸张相互作用的动态过程

介绍了一种利用超声波探测研究液体与纸张相互作用的动态过程的装置,对其工作原理、仪器构造进行了分析,并利用该装置对不同液体(水、正己烷)与纸张、PVC膜等相互作用的动态过程进行了研究。结果表明,应用超声波探测可以快速准确地分析液体与纸张相互作用的动态过程,如固-液界面间空气的压缩、排出,纤维的润胀、吸收,H—H键的断裂及纸张中组分的破坏等变化;并提供了一种新式的精确测量纸张施胶度的方法。

数据库技术在井间声波探测工程中的应用

针对目前数据库与工程软件相互分离的现状,探讨了如何在工程实践中创建数据库,实现数据库和工程设计应用软件的有机结合,并对快速高效开发相应的管理应用软件方面提出了一点看法。同时以新桥硫铁矿为例,详细介绍了井间声波层析成像数据库,以及数据库管理系统应用软件的开发逻辑和研制过程。

基于声波探测的水轮机空化分析方法研究与应用

结合水轮机空化特点,对轴流转桨式水轮机中主要发声故障模式进行了研究,提出了相应特征提取方法;此外,对轴流转桨式水轮机空化影响因素进行了分析,在上述基础上,提出了水轮机运行工况分布统计法以及空化声波信号与机组运行工况关联分析法。工况统计、工况关联分析已在葛洲坝电厂水轮机空化状态监测中得到成功应用,并取得了良好的效果。

岩体爆破效应的声波探测

岩体爆破效应的声波探测是通过检测声波在爆破前后的岩体中的声学参数(声波波速、衰减系数、波形、频率、振幅等)的变化,间接地分析岩体内结构状态、力学参量以及爆破震伤程度等的一种测试技术。探测的结果不仅可以测定岩体的物理、力学特性,而且能定量地判断出爆破前后岩体的变化状态,为爆破设计提供依据,并能正确评价爆破效果。文章描述声波探测法基本原理,岩石特性对声波波速的影响,岩体爆炸破坏的判断依据,对今后的声波测试技术深入研究提出了一些建议,并展望了在今后工程中的应用前景。

深部岩体裂隙声波探测技术应用研究

本文根据声波测试原理,结合对现场深部岩体裂隙声波探测的现场应用,详述了现场实施岩石裂隙声波测试的全过程,并进一步对测试结果进行分析,对采场裂隙在爆破振动影响下裂隙发展情况做出了预测,其研究结果对掌握深部岩体介质和结构的力学特征以及如何做好矿井深部的安全防护工作提供了重要依据。

超声波探测技术在老钢桥使用安全评定中的应用

为确保老钢桥的安全使用 ,合理延长其使用寿命 ,优化维护管理策略 ,应对老钢桥剩余寿命与使用安全进行评估。应用疲劳断裂力学确定老钢桥的剩余寿命与使用安全时 ,首先要确定初始裂纹尺寸 ,超声波探测技术可以实现裂纹的准确与快速探测。介绍超声波探测技术的实际应用。

微压电复合材料超声波探测器的制备及应用

基于微细加工工艺,设计并制备了一种指向性良好的压电复合材料的超声波探测器。该探测器由压电振子、阻尼器、中继板和特高频(UHF)连接器构成。压电振子由4×4个(80μm×80μm×130μm)(长×宽×高)的锆钛酸铅(PZT)压电柱状阵列及阵列缝隙填充环氧树脂而构成。当压电振子施加高频交流电压时,柱状PZT阵列产生纵向伸缩运动,从而产生超声波并向介质辐射。作为填充材料的环氧树脂,能够吸收掉因柱状PZT阵列其他方向振动而引起的噪声,使探测器在纵向上能产生指向性良好的超声波,从而提高了该探测器的灵敏度。测试结果表明,该微压电探测器指向性好,灵敏度高,精度高和抗干扰性好,可应用在泥沙的含水量测量中。

超声波探测瓦斯突出煤体

瓦斯突出煤体的存在是发生煤与瓦斯突出的必要条件，探测瓦斯突出煤体是预测瓦斯突出的一种新方法。文内讨论了用超声波探测瓦斯突出煤体的基础和条件。

水中近距超声波探测器发射信号电路的设计

水中近距超声波探测器用于深弹接近目标的探测和引爆。根据多卜勒频偏检测原理,该探测器由发射机、转换电路、接收机和信号处理电路构成,发射信号是设计的关键。其时钟产生电路采用1MHz晶体振荡器,产生500kHz超声波脉冲;分频控制电路以500kHz为填充频率的脉冲信号,经过同步检波后变为多卜勒频偏值,作为填充的脉冲信号;发射信号电路考虑与水听器匹配,采用双发射管并联结构。这种高频非周期窄脉冲信号,具有频率高、能耗小、波长短、绕射现象小、方向性好、发射器体积小等优点,特别适合应用于深弹复合引信中。

基于激光超声波探测的户外运动器械磨损程度检测

在利用现有方法检测户外运动器械磨损程度时,难以检测出器材内部细微的磨损大小及形状。为此,提出基于激光超声波探测的户外运动器械磨损程度检测方法。依据激光超声波探测原理,对经过检测剖面上的超声波进行测试,并运算超声波速度分布,获取被测户外运动器械的原始超声波信号,对原始超声波信号进行Hilbert变换分析,获取超声波信号时域包络线,超声波信号经过磨损位置时,超声波信号发生波动产生回波信号,该信号在超声波传播图像中的时域包络线,可显示被测物体磨损的具体位置、磨损大小和形状。实验结果表明,利用激光超声波可检测出不同材料户外运动器械的磨损位置,还可对磨损位置的大小和尺寸进行准确检测,最高检测精度可达到96%。

声波探测技术在山东近海活断层探测中的应用

利用声波探测技术在山东近海开展活断层探测表明,声波探测对海底最新沉积单元分层、地层变形和断裂活动均具有很高的分辨率,是适用于该海域活断层探测的理想探测技术。

CO_2在岩石孔隙介质内相态特征的超声波探测与分析

岩心孔隙介质内的流体相态特征研究是实施CO2埋存及驱油的重要基础。本实验建立了一套超声波测试岩心孔隙介质内流体相态特征的新方法。通过声波探头及夹持器堵头一体化、端面抛光等手段,将声波探头直接作用于孔隙介质,解决了传统测试方法中探头不能承压、声波沿钢体绕射、能量损失过大等诸多问题,同时,自行研制了孔隙介质内流体相态探测声波发射、接收及信号处理软件,提高了测试精度,推动了超声波技术与油气田开发技术的交叉结合与应用发展。以吉林油田某区块天然岩心为例,测试了孔隙介质内CO2的相态特征,分析了孔隙介质对流体相态的影响。结果表明:该方法灵敏度高,数据可靠,避免了常规PVT方法中忽视孔隙介质影响的误差。