岩石声波波速测试实验

实验三岩石声波波速测试实验

一、实验目的

熟悉掌握仪器操作，掌握声波岩石波速测试方法步骤，建立不同材料介质密度对波速影响程度的概念。

二、实验原理

声波测试理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论。该方法就是利用一种声源讯号发射器（发射系统），向压电材料制成的发射换能器发射一电脉冲。激励晶片振动，发射出声波在测试材料中传播，后经接收器接收，把声能转换成微弱的电信号送至接收系统，经信号放大后在屏幕上显示出波形，从波形上读出波幅和初至时间（t），由已知的测试材料距离（L），便可计算出超声波在测试材料中传播的纵波波速（Vp），即Vp=L/t。

图3-1岩石声波波速测试示意图

三、主要仪器设备

1.HS-YS4A岩石声波参数测定仪，见图3-2

2.游标卡尺

图3-2HS-YS4A主机

四、实验操作

1、启动仪器

打开仪器的电源开关，首先进入WINDOWS 系统，然后启动仪器控制软件。点击工具栏图标“”，在未接换能器的情况下出现 4 道低噪声信号，说明仪器工作正常。然后按图23-3接上换能器。

图3-3 换能器与主机连接

2、校正声波系统的零声时值T0：将两换能器端面紧密接触，点击工具栏图标“”，执行一次采集，移动游标，读取T0值。

3、用游标卡尺量取岩石试件长度（高度），然后用耦合剂在岩石试件的两个端面轻涂一层，再将发射换能器和接收换能器与试件端面贴紧。

4、调出控制面板，点击工具栏“置参”，输入换能器对T0零值和试件长度（单位:m）（见图23-4），然后设置仪器的滤波参数、采集通道、采样间隔、频带宽度、通道衰减倍数等工作参数（见图23-5），红色为选中的参数。

图3-4 T0和试件参数输入图3-5 仪器工作参数设定

5、执行采集：点击工具栏图标“”进行一次采集，通过观察采集波形幅值等情况，决定是否调整采集参数，调整采集参数后，需重新进行采集一次。然后移动光标读取初至波的声时（见图23-6）。再点击一下V P或V S，自动计算出纵波或横波速度。横波速度V S测试需用横波换能器。

图3-6 读取初至波声时

五、结果整理

（1）岩石纵波或横波速度

（2）计算岩石动弹性模量和动泊松比

（3-1）

（3-2）式中：-岩石的纵波速度（m/s）；

-岩石的横波速度（m/s）

-岩石的体积密度（kg/m3）

六、实验报告

通过声波岩石波速测试实验，分析整理同类型岩石试件波速数据；并编写实验报告。报告采用石家庄铁道大学实验报告用纸书写，需注明学号、姓名、班级。