超聲波儀器利用量測P波或S波穿過岩石樣本所需要的時間，再除上事先量測之樣本長度後計算出速度。且速度倒數則是慢度(slowness)，慢度受到岩石膠結、孔隙及裂隙的影響突出，當孔隙越多則慢度會越小。



超聲波儀器TDS-2022，常壓實驗之系統配置圖與儀器外觀，修改自簡淑櫻(2002)。


 

原理介紹

超聲波是指超出一般人耳聽力的最大振福頻率上限(20kHz)之機械波。實驗室中是利用壓電性晶體將電壓轉換成機械波，而其頻率範圍與晶體厚度及材質有關。本實驗所使用之聲波頻率為1MHz及5MHz，，在小範圍的岩心樣本內傳遞，量測P波和S波的走時(sec)變化，可能會受到岩石膠結之緊密程度與內部孔隙及裂隙之影響，而本實驗在常溫常壓下進行實驗。

 

實驗方法

 

量測前將樣本置入烘箱，以80°C烘乾一天，確保樣本內部不含水。實驗時將樣本取出靜置，待樣本溫度降至室溫後量取樣本長度。在常壓下使用振動頻率1MHz的P波轉能器，與5MHz的S波轉能器(transducer)，並在樣本上塗上相對應的耦合劑(coupling agents)，P波使用的耦合劑為甘油，S波使用的耦合劑則用有黏滯性的Shear-gel。調整儀器水平後將樣本固定至上下轉能器之間，經由脈衝產生器發出電子訊號，經過儀器上方的轉能器，將電能轉變為1MHz或5MHz的機械波。當波穿透過樣本後被下方的轉能器接收，再轉為電子訊號，回到接收器進行訊號處理，處理過後的資料最後經過示波器顯示並擷取波形資料，判斷訊號從發送到接收的走時(travel time, sec)，最後將樣本長度(mm)除以走時，即可得到樣本波速(velocity, mm/s)。儀器在時間上的解析度為0.004μ.，其聲速測量之系統誤差為±0.1%。