本發(fā)明屬于工程建設(shè)中的巖石(體)工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聲發(fā)射傳感器。

背景技術(shù)：

工程建設(shè)中的巖石(體)變形破壞，特別是巖爆動(dòng)力災(zāi)害，會(huì)直接危及工程的安全建設(shè)，甚至?xí)斐蔀?zāi)難性影響，因此對(duì)巖石(體)穩(wěn)定性及巖爆動(dòng)力災(zāi)害進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，是工程安全建設(shè)的重要內(nèi)容之一。目前，聲發(fā)射作為無損監(jiān)測(cè)的一種重要手段，被用于工程建設(shè)中的巖石(體)穩(wěn)定性及巖爆動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)。

在地下工程圍巖開挖建設(shè)過程中，為了對(duì)可能出現(xiàn)的圍巖變形破壞和動(dòng)力災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，聲發(fā)射傳感器需要在工程開挖前預(yù)先呈三維空間分布的形式布置在被監(jiān)測(cè)的圍巖區(qū)域，并且布置的傳感器數(shù)量越多，監(jiān)測(cè)效果相對(duì)越準(zhǔn)確。

在具體實(shí)現(xiàn)方式中，需要在巖石(體)開挖前，利用鉆機(jī)在石(體)中鉆孔，鉆孔深度隨工程埋深、被監(jiān)測(cè)范圍增加而增加；然而鉆孔越深，聲發(fā)射傳感器安裝越困難。目前，聲發(fā)射傳感器安裝方式主要包括以下幾種：

(1)在工程現(xiàn)場(chǎng)，直接將聲發(fā)射探頭放在鉆孔中，依靠鉆孔中殘留的液體介質(zhì)(如水)作為巖體和聲發(fā)射探頭之間信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)，聲發(fā)射探頭將接收到的探測(cè)信號(hào)通過線纜傳輸?shù)降孛姹O(jiān)測(cè)系統(tǒng)；但這種方法存在以下弊端：①這種實(shí)現(xiàn)方式僅適合于方向向下的鉆孔，而對(duì)于完全水平或向上有一定角度的鉆孔，由于難以貯存介質(zhì)而不適用；即使對(duì)于向下的鉆孔，仍需要鉆孔周圍的巖體相對(duì)完整，從而避免傳輸介質(zhì)從鉆孔裂隙流失或滲出，確保聲發(fā)射探頭始終處于傳輸介質(zhì)中，但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況卻較難達(dá)到該要求，從而影響監(jiān)測(cè)效果；②雖然巖體與聲發(fā)射探頭之間的液體可以作為信號(hào)傳輸?shù)鸟詈辖橘|(zhì)，但液體的密度一般相對(duì)較低，其信號(hào)傳輸效果不如直接將聲發(fā)射探頭與巖壁有效接觸所接收到的探測(cè)信號(hào)。

(2)為了確保放置在鉆孔中聲發(fā)射探頭與鉆孔壁之間有效耦合，在工程現(xiàn)場(chǎng)還可采用向鉆孔內(nèi)澆筑水泥，使聲發(fā)射探頭和巖壁被澆注為一個(gè)整體，這種方法雖然可以解決探測(cè)信號(hào)的有效傳輸問題，但仍存在以下缺陷：①澆注后的聲發(fā)射探頭不可回收，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)成本過高；②若澆注后發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射探頭無信號(hào)或信號(hào)不好，無法進(jìn)行檢查或調(diào)整，只能重新鉆孔和安裝新的聲發(fā)射探頭，不僅導(dǎo)致監(jiān)測(cè)成本過高，而且還導(dǎo)致延長工程進(jìn)度，甚至延誤工期；③向鉆孔內(nèi)注入水泥漿，因鉆孔較深，一方面聲發(fā)射探頭安裝部位的注漿效果難以保障，可能會(huì)出現(xiàn)聲發(fā)射探頭安裝部位未能有效注漿的情況，從而導(dǎo)致聲發(fā)射探頭未與巖壁有效耦合而無監(jiān)測(cè)信號(hào)；另一方面鉆孔越深，澆注的水泥凝固后的總收縮變形量越大，與水泥粘接在一起的聲發(fā)射探頭的信號(hào)傳輸線纜會(huì)因水泥收縮變形而承受拉力，導(dǎo)致不能有效傳輸信號(hào)；④開挖過程中的炸藥放炮，可能會(huì)使注漿面與巖壁面松弛，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸?shù)挠行越档?；⑤鉆孔內(nèi)通常比較潮濕，澆注后水泥漿凝固需要較長周期，會(huì)導(dǎo)致施工期限延長；且安裝過程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，需要一系列專業(yè)注漿設(shè)備和注漿人員，從而進(jìn)一步增加監(jiān)測(cè)成本。

(3)另一種實(shí)現(xiàn)方式是采用簡易固定安裝裝置，將聲發(fā)射探頭固定在裝置內(nèi)部，然后用剛性的不可活動(dòng)的金屬傳輸桿將固定裝置送至安裝部位后，用壓力將聲發(fā)射探頭頂出后與鉆孔巖壁接觸，實(shí)現(xiàn)固定，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了非注漿澆注情況下聲發(fā)射探頭與巖壁的接觸，但仍存在以下缺點(diǎn)：①這種方式由于固定安裝裝置與鉆孔孔壁之間的距離很近，因此需要固定安裝裝置與鉆孔基本為同心結(jié)構(gòu)，且需要孔壁光滑，但實(shí)際施工中這些要求難以保障；②由于固定安裝裝置尺寸較大，只適用于直徑較大的鉆孔，導(dǎo)致鉆孔成本升高；③整個(gè)傳輸桿和安裝裝置在鉆孔中是通過用力硬性插入到鉆孔中，不僅摩擦力大，容易磨壞線纜或聲發(fā)射探頭，還容易被卡到鉆孔中，無法送至需要安裝的部位；④由于是將固定安裝裝置通過外力，將其硬性插入鉆孔中，因此安裝過程不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且工作效率極低；⑤因鉆孔孔壁為圓柱形面，而聲發(fā)射探頭端面為平面，如何確保聲發(fā)射探頭端面有效與鉆孔孔壁耦合，也是實(shí)際應(yīng)用中需解決的難題。

基于上述各種實(shí)現(xiàn)方式中存在的弊端和缺陷，導(dǎo)致聲發(fā)射探測(cè)在巖石(體)穩(wěn)定性及巖爆動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測(cè)的應(yīng)用推廣過程中受到一定限制。

因而，如何便捷、有效地將聲發(fā)射探頭安裝在鉆孔中，并使安裝后的聲發(fā)射探頭有效與孔壁耦合，仍是目前現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和研究的難點(diǎn)，缺乏相關(guān)測(cè)試方法和技術(shù)支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種聲發(fā)射傳感器，此種聲發(fā)射傳感器不僅安裝方便，而且可使聲發(fā)射探頭與鉆孔孔壁實(shí)現(xiàn)有效耦合，確保聲發(fā)射探頭探測(cè)信號(hào)的有效性并便于回收。

本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器，包括聲發(fā)射探頭、探頭安裝機(jī)構(gòu)和將聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體傳送至被監(jiān)測(cè)巖體鉆孔內(nèi)設(shè)定位置的傳送機(jī)構(gòu)，聲發(fā)射探頭的數(shù)量至少為一個(gè)，探頭安裝機(jī)構(gòu)的數(shù)量與聲發(fā)射探頭的數(shù)量相同；所述探頭安裝機(jī)構(gòu)包括殼體、探頭套筒、端蓋、導(dǎo)向桿、彈簧套筒、第一彈簧、第二彈簧、擋板、銷釘和連接組件；所述殼體為兩端開口的薄壁圓筒體，殼體的內(nèi)孔中設(shè)置有用于與探頭套筒組合的框體和導(dǎo)向筒，所述框體位于殼體內(nèi)壁的頂部，所述導(dǎo)向筒位于殼體內(nèi)壁的底部，導(dǎo)向筒內(nèi)孔為貫穿殼體壁的通孔且筒壁上設(shè)置有第一銷孔，框體的中心線與導(dǎo)向筒的中心線在一條直線上且垂直于殼體的中心線；所述探頭套筒為下端封閉、上端開口的筒體，探頭套筒的內(nèi)孔與聲發(fā)射探頭為間隙配合、外形與導(dǎo)向筒的內(nèi)孔為間隙配合，探頭套筒的下端面為與被監(jiān)測(cè)巖體的鉆孔弧度匹配的圓弧面，下部段設(shè)置有與導(dǎo)向筒組合的第二銷孔，上端筒壁設(shè)置有供聲發(fā)射探頭的線纜接頭伸出的一個(gè)或兩個(gè)槽口，若為兩個(gè)槽口，兩槽口相對(duì)于探頭套筒的中心線呈軸對(duì)稱分布；所述彈簧套筒為兩端開口的筒體，彈簧套筒下端內(nèi)壁設(shè)置有與所述擋板組合的卡槽并開有擋板出口，彈簧套筒數(shù)量為兩個(gè)，兩彈簧套筒相對(duì)于探頭套筒的中心線呈軸對(duì)稱固定在探頭套筒外壁，且兩彈簧套筒的中心線在水平面投影的連線與所述槽口的中心線在水平面的投影垂直；所述連接組件為兩套，分別安裝在殼體的兩端；聲發(fā)射探頭安裝在探頭套筒內(nèi)，其線纜接頭從探頭套筒筒壁設(shè)置的槽口伸出；安裝有聲發(fā)射探頭的探頭套筒放置在殼體內(nèi)，其下部段插入殼體所設(shè)導(dǎo)向筒且其下端位于殼體之外，其上部段位于殼體所設(shè)框體內(nèi)，探頭套筒的放置方位應(yīng)使聲發(fā)射探頭的線纜接頭朝向殼體的一端；端蓋覆蓋在探頭套筒上端面并與探頭套筒為可拆卸式連接；擋板為兩個(gè)，兩個(gè)擋板分別安裝在兩個(gè)彈簧套筒所設(shè)卡槽內(nèi)并連接有第一鋼絲繩；導(dǎo)向桿為兩根，兩根導(dǎo)向桿的一端分別與殼體所設(shè)框體的兩側(cè)板體連接，另一端分別插入兩個(gè)彈簧套筒內(nèi)；第一彈簧為一根，位于殼體所設(shè)框體內(nèi)，其一端與蓋板連接，另一端與殼體內(nèi)壁連接；第二彈簧為兩根，兩根第二彈簧分別套裝在兩根導(dǎo)向桿上，它們的一端分別與框體相應(yīng)部位的板體連接，它們的另一端分別與相應(yīng)的擋板接觸；銷釘連接有第二鋼絲繩，銷釘插入所述導(dǎo)向筒的第一銷孔和所述探頭套筒的第二銷孔將探頭套筒與導(dǎo)向筒連接后使所述第一彈簧處于拉伸或自由狀態(tài)，所述第二彈簧處于壓縮狀態(tài)；傳送機(jī)構(gòu)與安裝在殼體上的連接組件連接。

上述聲發(fā)射傳感器，當(dāng)取消殼體與探頭套筒之間的連接、消除對(duì)第二彈簧的控制時(shí)，為了確保在第二彈簧的彈性作用下，殼體與探頭套筒向相反的兩個(gè)方向移動(dòng)，優(yōu)選地，單根第二彈簧作用在探頭套筒上的向下作用力為第一彈簧作用在探頭套筒上的向上作用力的3～5倍。

上述聲發(fā)射傳感器，探頭套筒的外形與導(dǎo)向筒的內(nèi)孔為間隙配合，從而確保探頭套筒在殼體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方向不發(fā)生偏移；此外，殼體內(nèi)所設(shè)框體內(nèi)孔尺寸大于探頭套筒的外形尺寸，從而為探頭套筒的移動(dòng)預(yù)留充足的空間。

上述聲發(fā)射傳感器，為了便于安裝，所述殼體由兩個(gè)半圓筒體組合而成；本發(fā)明是通過連接片和螺釘實(shí)現(xiàn)兩個(gè)筒瓣的固連，這種連接方式比較牢固可靠，但這并不是唯一的實(shí)現(xiàn)方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以選擇本領(lǐng)域已經(jīng)披露的其它連接方式實(shí)現(xiàn)固連，例如兩個(gè)筒瓣通過卡接或者焊接方式實(shí)現(xiàn)固連等。

上述聲發(fā)射傳感器，為了便于將與聲發(fā)射探頭連接的線纜引出，所述探頭套筒上端筒壁設(shè)置的供聲發(fā)射探頭線纜接頭伸出的槽口為u型槽口，且u型槽口的寬度略大于聲發(fā)射探頭線纜接頭的直徑。

上述聲發(fā)射傳感器，本發(fā)明采用的連接組件由螺母和至少兩副連接支架組成，各連接支架的一端環(huán)繞螺母外壁均勻分布并與螺母外壁鉸連，各連接支架的另一端與殼體固連；這種連接組件可以使安裝機(jī)構(gòu)在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)小幅度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)一步保證殼體頂部及探頭套筒底部與鉆孔孔壁有效耦合接觸。

上述聲發(fā)射傳感器，為了便于將安裝有聲發(fā)射探頭的安裝機(jī)構(gòu)送入待安裝鉆孔的設(shè)定位置，減少人工操作難度以及傳送過程中因摩擦力過大造成的對(duì)線纜或探頭安裝機(jī)構(gòu)的磨損，所述傳送機(jī)構(gòu)由傳送桿、連接桿和滾輪組件組合而成；所述傳送桿的一端中心部位設(shè)有連接螺孔，另一端中心部位設(shè)有連接孔且連接孔的孔壁上設(shè)置有第一緊固螺釘，所述連接螺孔的內(nèi)螺紋類型和尺寸與所述連接組件中螺母的內(nèi)螺紋類型和尺寸相同；所述連接桿由螺紋段和柱體段組成，用于傳送桿與所述連接組件的連接以及傳送桿之間的連接，所述螺紋段的外螺紋類型和尺寸與傳送桿所設(shè)連接螺孔的內(nèi)螺紋類型和尺寸匹配，所述柱體段的形狀和尺寸與傳送桿所設(shè)連接孔的形狀和尺寸匹配，當(dāng)連接桿的柱體段插入傳送桿的連接孔后通過第一緊固螺釘固定；所述滾輪組件包括滾輪、u型安裝板、輪軸和滾輪套筒，滾輪的數(shù)量為兩個(gè)或三個(gè)，u型安裝板和輪軸的數(shù)量與滾輪的數(shù)量相同，各滾輪分別安裝在相應(yīng)的輪軸上，各輪軸的兩端分別安裝在相應(yīng)的u型安裝板的兩側(cè)板上，使各滾輪分別位于相應(yīng)的u型安裝板的兩側(cè)板之間，滾輪套筒的內(nèi)孔大于傳送桿的外形尺寸且筒壁上設(shè)置有第二緊固螺釘，各u型安裝板分別固連于滾輪套筒的外壁上，當(dāng)u型安裝板為兩個(gè)時(shí)，兩個(gè)u型安裝板中心線之間的夾角為120°～135°，當(dāng)u型安裝板為三個(gè)時(shí)，其中兩個(gè)u型安裝板的中心線在一條直線上，余下一個(gè)u型安裝板的中心線與上述兩個(gè)u型安裝板中心線的夾角均為90°；每根傳送桿配置至少一套滾輪組件，滾輪組件的滾輪套筒套裝在傳送桿上并通過第二緊固螺釘固定。

上述聲發(fā)射傳感器，為了將探頭安裝機(jī)構(gòu)送至較深的鉆孔，傳送桿的數(shù)量可以為多根，相鄰兩個(gè)傳送桿通過連接桿連接，傳送桿與連接桿之間通過第一緊固螺釘進(jìn)行固連；在安裝和拆卸過程中，這種連接方式不需要旋轉(zhuǎn)相鄰兩個(gè)傳送桿，一方面可以避免因傳送桿旋轉(zhuǎn)而使探頭安裝機(jī)構(gòu)與鉆孔之間產(chǎn)生摩擦，另一方面可以避免因傳送桿旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致與限位銷釘連接的的多根繩索之間互相纏繞而產(chǎn)生誤操作。

上述聲發(fā)射傳感器，為了便于將滾輪組件、傳送桿和連接桿三者固定在一起，第一緊固螺釘與第二緊固螺釘可以為同一緊固螺釘；安裝時(shí)，可以先將傳送桿的緊固螺孔與滾輪套筒上的緊固螺孔對(duì)齊，再利用緊固螺釘穿過兩者的緊固螺孔，并使緊固螺釘頂住連接桿的柱體段，使?jié)L輪組件、傳送桿和連接桿三者固定在一起。

上述聲發(fā)射傳感器，探頭安裝機(jī)構(gòu)的數(shù)量與聲發(fā)射探頭數(shù)量相同，可以根據(jù)實(shí)際需要，在同一鉆孔中沿鉆孔軸向布置多個(gè)聲發(fā)射探頭，不同聲發(fā)射探頭的朝向可以根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行設(shè)置；相鄰兩個(gè)聲發(fā)射傳感器通過傳送機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接。

上述聲發(fā)射傳感器，為了進(jìn)一步改善聲發(fā)射探頭信號(hào)傳輸效果，可以在聲發(fā)射探頭與探頭套筒內(nèi)孔的端面涂覆耦合劑，以使聲發(fā)射探頭底部端面與探頭套筒的底部有效接觸；所述耦合劑為黃油、凡士林等。

本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器的工作原理：該聲發(fā)射傳感器的探頭安裝裝置設(shè)置有第一彈簧和兩根第二彈簧，通過控制第一彈簧和第二彈簧所處的狀態(tài)，可以使探頭安裝機(jī)構(gòu)沿彈簧軸向?qū)崿F(xiàn)伸縮；當(dāng)聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)組合后，第一彈簧處于拉伸狀態(tài)或自由狀態(tài)、第二彈簧處于壓縮狀態(tài)時(shí)，聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體整體尺寸小于被監(jiān)測(cè)巖體鉆孔尺寸，從而使聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體能夠在鉆孔內(nèi)自由移動(dòng)，便于被送至預(yù)定的位置；當(dāng)拔出銷釘、消除對(duì)第二彈簧的作用力后，在第二彈簧的彈性恢復(fù)力作用下，殼體與探頭套筒向相反的兩個(gè)方向移動(dòng)，使殼體頂部和探頭套筒底部均與鉆孔內(nèi)壁緊密接觸，因此可以保證聲發(fā)射探頭與鉆孔孔壁的有效耦合，滿足聲發(fā)射探頭信號(hào)監(jiān)測(cè)的工作條件；當(dāng)監(jiān)測(cè)工作結(jié)束后，拔出擋板、使第二彈簧處于自由狀態(tài)，從而消除對(duì)第一彈簧的作用力，在第一彈簧的彈性恢復(fù)作用下，使探頭套筒下端與鉆孔內(nèi)壁分離，從而再次使聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體整體尺寸小于鉆孔尺寸，以便于回收聲發(fā)射探頭。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器的結(jié)構(gòu)，解決了如何便捷、有效地將聲發(fā)射探頭安裝在鉆孔中，并使安裝后的聲發(fā)射探頭有效與孔壁耦合的難題；聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)組裝后，第一彈簧處于拉伸狀態(tài)或自由狀態(tài)、第二彈簧處于壓縮狀態(tài)，當(dāng)拔出銷釘取消對(duì)第二彈簧的限制時(shí)，在其彈性恢復(fù)力作用下殼體與探頭套筒向相反的方向移動(dòng)，使殼體頂部和探頭套筒底部均與鉆孔孔壁緊密接觸，從而保證聲發(fā)射傳感器與鉆孔孔壁的有效耦合。

2、本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器，殼體頂部與探頭套筒底部均為與鉆孔孔壁適配的弧形耦合面，確保聲發(fā)射探頭與鉆孔孔壁的耦合效果，從而增強(qiáng)對(duì)礦山巖石(體)穩(wěn)定性及巖爆動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)可靠性。

3、本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器，監(jiān)測(cè)完畢后，通過拔出安裝在彈簧套筒的擋板，解除對(duì)第一彈簧的限制后，在其彈性恢復(fù)力的作用下，使探頭套筒下端與鉆孔內(nèi)壁分離，以便于聲發(fā)射探頭的回收，從而實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射傳感器的重復(fù)使用，節(jié)約監(jiān)測(cè)成本。

4、本發(fā)明聲所述發(fā)射傳感器，所采用的探頭安裝機(jī)構(gòu)傳送過程中尺寸小于鉆孔尺寸，且傳送機(jī)構(gòu)的傳送桿可以由多根連接而成，不僅安裝方便，還不受鉆孔深度及方位的影響，具有更廣泛的適用范圍。

5、本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器，所采用的傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有傳動(dòng)滾輪，以實(shí)現(xiàn)安裝過程中的滾動(dòng)傳輸，從而克服安裝傳送過程中鉆孔孔壁的摩擦力影響，確保聲發(fā)射傳感器和傳輸線纜的完整性。

6、本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器，固連于殼體的連接支架與螺母之間是轉(zhuǎn)動(dòng)連接，可以使安裝機(jī)構(gòu)在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)小幅度轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)一步保證殼體頂部及探頭套筒底部與鉆孔孔壁有效耦合接觸。

7、本發(fā)明聲發(fā)射傳感器，還具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝、拆卸方便的特點(diǎn)，達(dá)到降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，可以節(jié)約大量人力成本。

8、本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器，為了滿足不同需求，可以通過多個(gè)傳送桿將多個(gè)探頭安裝機(jī)構(gòu)連接起來以實(shí)現(xiàn)在同一鉆孔中布置多個(gè)的聲發(fā)射探頭的目的，使每個(gè)聲發(fā)射探頭端面方向可根據(jù)監(jiān)測(cè)需要分別確定，從而提高對(duì)巖石(體)穩(wěn)定性及巖爆動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器中聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合示意圖

圖3為圖2的a-a剖視圖。

圖4為本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器中殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4的b-b剖視圖。

圖6為本發(fā)明所述聲發(fā)射傳感器中聲發(fā)射探頭的示意圖。

圖7為圖6的俯視圖。

圖8為探頭安裝機(jī)構(gòu)中探頭套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為探頭安裝機(jī)構(gòu)中連接組件的螺母與連接支架的連接方式示意圖。

圖10為傳送機(jī)構(gòu)中傳送桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為傳送機(jī)構(gòu)中連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為傳送機(jī)構(gòu)中滾輪組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為本發(fā)明所述聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體處于安裝狀態(tài)時(shí)的示意圖。

圖14為本發(fā)明所述聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)時(shí)的示意圖。

圖15為本發(fā)明所述聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體處于回收狀態(tài)時(shí)的示意圖。

其中：1、殼體，1-1、半圓筒體，1-2、連接片，1-3、框體，1-4、導(dǎo)向筒，1-5、第一銷孔，2、探頭套筒、2-1、槽口，2-2、第二銷孔，2-3、彈簧套筒，2-4、卡槽，3、聲發(fā)射探頭，3-1、線纜接頭，4、第一彈簧，5、端蓋，6、導(dǎo)向桿，7、第二彈簧，8、擋板，9、連接支架，10、螺母，11、第一鋼絲繩，12、銷釘，13、第二鋼絲繩，14、傳送桿，14-1、連接孔，14-2、連接螺孔，14-3、第一緊固螺釘，15、滾輪組件，15-1、滾輪，15-2、u型安裝板，15-3、輪軸，15-4、滾輪套筒，15-5、第二緊固螺釘，16、連接桿，16-1、螺紋段，16-2、柱體段，17、被監(jiān)測(cè)巖體，18、鉆孔。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

本實(shí)施例提供的聲發(fā)射傳感器，如圖1所示，包括聲發(fā)射探頭3、探頭安裝機(jī)構(gòu)以及將聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體傳送至被監(jiān)測(cè)巖體17的鉆孔18內(nèi)設(shè)定位置的傳送機(jī)構(gòu)；探頭安裝機(jī)構(gòu)和聲發(fā)射探頭3的數(shù)量均為一個(gè)；聲發(fā)射探頭一端面涂覆有耦合劑。

如圖1至圖3所示，探頭安裝機(jī)構(gòu)包括殼體1、探頭套筒2、端蓋5、導(dǎo)向桿6、彈簧套筒2-3、第一彈簧4、第二彈簧7、擋板8、銷釘12和連接組件。

如圖4、圖5所示，殼體1為兩端開口的薄壁圓筒體，由兩個(gè)半圓筒體1-1通過連接片1-2和螺釘固定連接而成，殼體頂部為與鉆孔弧度匹配的圓弧面，其內(nèi)孔中設(shè)置有用于與探頭套筒2組合的框體1-3和導(dǎo)向筒1-4，框體位于殼體內(nèi)壁的頂部，導(dǎo)向筒1-4位于殼體內(nèi)壁的底部，其內(nèi)孔為貫穿殼體壁的通孔且導(dǎo)向筒的筒壁上設(shè)置有第一銷孔1-5，框體的中心線與導(dǎo)向筒的中心線在一條直線上且垂直于殼體的中心線；框體1-3兩側(cè)為板體。

如圖1、圖2、圖3、圖8所示，探頭套筒2為下端封閉、上端開口的筒體，其底部為與鉆孔18弧度匹配的圓弧面，探頭套筒的內(nèi)孔與聲發(fā)射探頭3為間隙配合、外形與導(dǎo)向筒1-4的內(nèi)孔為間隙配合，探頭套筒的下端面為與被監(jiān)測(cè)巖體的鉆孔弧度匹配的圓弧面，下部段設(shè)置有與導(dǎo)向筒1-4組合的第二銷孔2-2，上端筒壁設(shè)置有供聲發(fā)射探頭的線纜接頭伸出的兩個(gè)u型槽口2-1，兩槽口相對(duì)于探頭套筒的中心線呈軸對(duì)稱分布；彈簧套筒2-3為兩端開口的筒體，彈簧套筒下端內(nèi)壁設(shè)置有與擋板8組合的卡槽2-4并開有擋板出口，彈簧套筒2-3數(shù)量為兩個(gè)，兩彈簧套筒相對(duì)于探頭套筒的中心線呈軸對(duì)稱焊接固連在探頭套筒外壁，且兩彈簧套筒的中心線在水平面投影的連線與槽口2-1的中心線在水平面的投影垂直。

如圖3、圖9所示，連接組件為兩套，分別安裝在殼體1的兩端；連接組件由螺母10和兩副連接支架9組成，每副連接支架中數(shù)量為兩根；連接支架9兩端向兩個(gè)相反的方向彎折加工出適于與殼體1和螺母10連接的結(jié)構(gòu)；連接支架9一端焊接于殼體1的內(nèi)側(cè)，另一端通過鉚釘與螺母10外壁鉸連。通過連接組件可以在殼體1兩端分別安裝傳送機(jī)構(gòu)，這樣不僅便于聲發(fā)射傳感器在鉆孔內(nèi)的傳送，還可以通過傳送桿將多個(gè)探頭安裝機(jī)構(gòu)連接起來，以實(shí)現(xiàn)在同一鉆孔中布置多個(gè)的聲發(fā)射探頭的目的。

如圖1、圖10至圖12所示，傳送機(jī)構(gòu)由傳送桿14、連接桿16和滾輪組件15組合而成；傳送桿14的一端中心部位設(shè)有連接螺孔14-2，另一端中心部位設(shè)有連接孔14-1且連接孔的孔壁上設(shè)置有第一緊固螺釘14-3，連接螺孔的內(nèi)螺紋類型和尺寸與所述連接組件中螺母10的內(nèi)螺紋類型和尺寸相同；連接桿16由螺紋段16-1和柱體段16-2組成，用于傳送桿與所述連接組件的連接以及傳送桿之間的連接，螺紋段16-1的外螺紋類型和尺寸與傳送桿所設(shè)連接螺孔14-2的內(nèi)螺紋類型和尺寸匹配，柱體段16-2的形狀和尺寸與傳送桿所設(shè)連接孔14-1的形狀和尺寸匹配，當(dāng)連接桿的柱體段16-2插入傳送桿的連接孔14-1后通過第一緊固螺釘固定；滾輪組件15包括滾輪15-1、u型安裝板15-2、輪軸15-3和滾輪套筒15-4，滾輪15-1的數(shù)量為三個(gè)，u型安裝板15-2和輪軸15-3的數(shù)量與滾輪的數(shù)量相同，各滾輪15-1分別安裝在相應(yīng)的輪軸上，各輪軸15-3的兩端分別安裝在相應(yīng)的u型安裝板15-2的兩側(cè)板上，使各滾輪分別位于相應(yīng)的u型安裝板的兩側(cè)板之間，滾輪套筒15-4的內(nèi)孔大于傳送桿14的外形尺寸且筒壁上設(shè)置有第二緊固螺釘15-5，各u型安裝板分別固連于滾輪套筒15-4的外壁上，u型安裝板為三個(gè)，其中兩個(gè)u型安裝板的中心線在一條直線上，余下一個(gè)u型安裝板的中心線與上述兩個(gè)u型安裝板中心線的夾角均為90°；每根傳送桿14配置一套滾輪組件15，滾輪組件的滾輪套筒15-4套裝在傳送桿14上并通過第二緊固螺釘固定。

上述聲發(fā)射傳感器的組裝方式為：聲發(fā)射探頭3安裝在探頭套筒2內(nèi)，其線纜接頭3-1從探頭套筒筒壁設(shè)置的槽口2-1伸出；安裝有聲發(fā)射探頭的探頭套筒2放置在殼體1內(nèi)，其下部段插入殼體所設(shè)導(dǎo)向筒且其下端位于殼體之外，其上部段位于殼體所設(shè)框體1-3內(nèi)，探頭套筒2的放置方位應(yīng)使聲發(fā)射探頭的線纜接頭3-1朝向殼體的一端；端蓋5覆蓋在探頭套筒2上端面并通過螺釘13與探頭套筒連接；兩個(gè)連接有第一鋼絲繩11的擋板8分別安裝在兩個(gè)彈簧套筒所設(shè)卡槽2-4內(nèi)；兩根導(dǎo)向桿6的一端分別與殼體所設(shè)框體1-3的兩側(cè)板體連接，另一端分別插入兩個(gè)彈簧套筒2-3內(nèi)；第一彈簧4位于殼體所設(shè)框體1-3內(nèi)，其一端與蓋板5連接，另一端與殼體內(nèi)壁連接；兩根第二彈簧7分別套裝在兩根導(dǎo)向桿6上，它們的一端分別與框體1-3相應(yīng)部位的板體連接，它們的另一端分別與相應(yīng)的擋板8接觸；連接有第二鋼絲繩13的銷釘12插入導(dǎo)向筒的第一銷孔1-5和探頭套筒的第二銷孔2-2，從而將探頭套筒2與導(dǎo)向筒1-4連接；聲發(fā)射傳感器與探頭安裝機(jī)構(gòu)的完成后，第一彈簧4處于拉伸狀態(tài)，第二彈簧7處于壓縮狀態(tài)；之后連接桿柱體段16-2插入傳送桿連接孔14-1并通過第一固螺釘14-3固定，滾輪組件的滾輪套筒15-4套裝在傳送桿14上，并用第二緊固螺釘15-5固定，再將連接桿螺紋段16-1與螺母10組合，從而實(shí)現(xiàn)探頭安裝機(jī)構(gòu)與傳送機(jī)構(gòu)連接，完成聲發(fā)射傳感器組裝。

如圖9、圖13、圖14所示，聲發(fā)射傳感器的使用過程為：將聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體放入被監(jiān)測(cè)巖體17的鉆孔18內(nèi)，推動(dòng)傳送桿14，將聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體送至需要監(jiān)測(cè)的位置，然后拔出插入第一銷孔1-5和第二銷孔2-2的銷釘12，在第二彈簧7的彈性恢復(fù)力作用下，殼體1和探頭套筒2向相反的方向移動(dòng)，從而使殼體1的頂部和探頭套筒2的底部分別與鉆孔孔壁接觸；由于殼體1的頂端和探頭套筒2的底端均為與鉆孔孔壁型面適配的圓弧面，因而可以保證安裝有聲發(fā)射探頭的探頭安裝機(jī)構(gòu)與鉆孔孔壁有效接觸，確保聲發(fā)射探頭所接收信號(hào)的有效性和穩(wěn)定性；此外，固連于殼體1的連接支架9與螺母10之間為鉸連，可以使聲發(fā)射傳感器在安裝過程實(shí)現(xiàn)小幅度轉(zhuǎn)動(dòng)，便于殼體1的頂部及探頭套筒底部與鉆孔孔壁有效接觸。

如圖15所示，當(dāng)監(jiān)測(cè)過程結(jié)束后，將安裝在彈簧套筒2-3上的擋板8拔出，使第二彈簧7處于自由狀態(tài)，從而消除對(duì)第一彈簧4的作用力，在第一彈簧4彈性恢復(fù)力的作用下，探頭套筒下端與鉆孔內(nèi)壁分離，從而再次使聲發(fā)射探頭與探頭安裝機(jī)構(gòu)的組合體整體尺寸小于鉆孔尺寸，進(jìn)而，可以通過傳送桿14將聲發(fā)射傳感器從鉆孔中拉出，使得聲發(fā)射探頭及其安裝機(jī)構(gòu)可以被回收再利用。

此外，可以將多個(gè)傳送桿14通過連接桿16依次連接，以達(dá)到鉆孔深度要求，從而不受礦山巖石(體)鉆孔深度的影響，擴(kuò)大其適用范圍。

本實(shí)施例中的焊接固連方式，也可以通過螺栓固連方式、一體化成型等其它固連方式替代；螺釘固連方式，也可以通過卡扣、磁性連接件等其它可拆卸固連方式替代。