一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的方法及裝置，其步驟：A、在巖石樣本的兩端放置用于發(fā)射、接收聲波信號(hào)的密封壓頭，并保持內(nèi)部的縱波、橫波探頭豎直方向上一致；B、在巖石試樣的外部布置、固定聲發(fā)射接收探頭；C、啟動(dòng)聲波與聲發(fā)射測(cè)試系統(tǒng)、啟動(dòng)巖石壓力機(jī)進(jìn)行加載試驗(yàn)，直到巖樣破壞；D、通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的后處理，得到巖石的聲發(fā)射事件數(shù)量、位置，以及超聲波波速變化信息。E、聲波測(cè)試裝置和聲發(fā)射測(cè)試裝置分別與試驗(yàn)壓力機(jī)底座轉(zhuǎn)接口相連，并通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)接口連接到數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，方法易行，操作簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)巖石力學(xué)試驗(yàn)過程中聲波、聲發(fā)射信息的同步采集，并可以獲得巖石聲發(fā)射位置的定位。
【專利說明】一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖石力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)領(lǐng)域，更具體涉及一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)中一體化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)巖石的超聲波波速、聲發(fā)射變化測(cè)量的裝置，它適用于巖石力學(xué)單軸壓縮實(shí)驗(yàn)、三軸壓縮實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)巖石聲波、聲發(fā)射狀態(tài)的同步監(jiān)測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002]工程安全是關(guān)系人民生命、財(cái)產(chǎn)安全的重大問題，礦山、隧道、以及水利工程等巖體失穩(wěn)都會(huì)造成重大人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境破環(huán)，因此了解巖石的損傷破環(huán)機(jī)理，判別巖體的損傷程度對(duì)減輕巖石工程災(zāi)害具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。許多方法可以用于巖石的損傷檢測(cè)，如電阻率、電磁、X射線、CT等方法，其中基于彈性波的主動(dòng)方法(超聲波)和被動(dòng)方法(聲發(fā)射)具有簡(jiǎn)便、易于推廣的優(yōu)點(diǎn)。超聲波方法是通過主動(dòng)發(fā)射彈性波，使其穿過巖石傳播，利用穿過巖石介質(zhì)的波速及其衰減程度檢測(cè)材料損傷，再根據(jù)超聲波波速與彈性模量和強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式來評(píng)價(jià)損傷。聲發(fā)射是伴隨著材料內(nèi)部微裂隙的產(chǎn)生而激發(fā)的彈性波，它直接與巖石內(nèi)部微破裂動(dòng)態(tài)有關(guān)。迄今為止，彈性波是研究地球巖體內(nèi)部規(guī)律的最有效工具之一。
[0003]準(zhǔn)確地測(cè)定巖石的波速、聲發(fā)射規(guī)律是揭示巖體破壞機(jī)制的重要手段，對(duì)巖體失穩(wěn)預(yù)警及控制有著重要的作用。早在20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就開始了對(duì)巖石聲波、聲發(fā)射規(guī)律展開了研究，但是受到試驗(yàn)裝置的制約，巖石的波速試驗(yàn)和聲發(fā)射試驗(yàn)都是分開進(jìn)行的。這一方面造成了經(jīng)濟(jì)和時(shí)間的浪費(fèi)，另一方面割裂了巖石破裂過程中的波速、聲發(fā)射規(guī)律研究，因此，研制一套同步監(jiān)測(cè)巖石聲波、聲發(fā)射規(guī)律的裝置具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是在于提供了一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕巧靈便，耐油耐溫耐壓，它可以監(jiān)測(cè)巖石單軸加載試驗(yàn)、巖石三軸力學(xué)試驗(yàn)、巖石蠕變力學(xué)試驗(yàn)，高溫巖石加載試驗(yàn)等試驗(yàn)中的波速和聲發(fā)射信息。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
[0006]一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，它由聲波測(cè)試裝置、聲發(fā)射測(cè)試裝置、數(shù)據(jù)的同步采集和處理系統(tǒng)(PC機(jī))三部分組成；聲波測(cè)試裝置和聲發(fā)射測(cè)試裝置分別與試驗(yàn)壓力機(jī)底座(普通巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)三軸室底座，不屬于本發(fā)明中的內(nèi)容)轉(zhuǎn)接口相連，通過試驗(yàn)壓力機(jī)底座的轉(zhuǎn)接口連接到數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。聲波測(cè)試裝置中的第一空腔密封壓頭與壓力機(jī)三軸室底盤內(nèi)端口相連，相應(yīng)通道的端口外部與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中的高壓信號(hào)發(fā)射卡端口相連，第二空腔密封壓頭與壓力機(jī)三軸室底盤內(nèi)端口相連，相應(yīng)通道的端口外部與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中的聲波信號(hào)接收卡端口相連。數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中的高壓信號(hào)發(fā)射卡、聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡內(nèi)置于電腦機(jī)箱中，并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。
[0007]第一空腔密封壓頭與壓力機(jī)三軸室底盤內(nèi)端口相連，相應(yīng)通道的端口外部與PC機(jī)中高壓信號(hào)發(fā)射卡端口相連；第二空腔密封壓頭與壓力機(jī)三軸室底盤內(nèi)端口相連，相應(yīng)通道的端口外部與PC機(jī)中聲波信號(hào)接收卡端口相連。
[0008]第一部分是聲波測(cè)試裝置，它包括兩個(gè)內(nèi)置聲波探頭的第一空腔密封壓頭、第二空腔密封壓頭，連接聲波脈沖發(fā)射通道的壓頭作為第一空腔密封壓頭，連接聲波信號(hào)采集通道的壓頭作為第二空腔密封壓頭，第一空腔密封壓頭含有第一縱波探頭，第一橫波探頭、第三橫波探頭，第二空腔密封壓頭含有第二縱波探頭，第二橫波探頭、第四橫波探頭。除了探頭之外，聲波測(cè)試裝置還包括壓頭腔體、壓頭上蓋，壓緊墊片和壓緊銷釘、導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口、插頭、密封銷釘、密封圈和導(dǎo)線。其特征在于:壓頭腔體內(nèi)部設(shè)計(jì)了三個(gè)探頭凹槽，分別布置第一縱波探頭、第一橫波探頭、第三橫波探頭或第二縱波探頭、第二橫波探頭、第四橫波探頭，第一空腔密封壓頭、第二空腔密封壓頭中的兩個(gè)橫波探頭的尾部方向垂直布置，為保證探頭與壓頭腔體良好接觸，在第一縱波探頭、第一橫波探頭、第三橫波探頭或第二縱波探頭、第二橫波探頭、第四橫波探頭前端涂抹耦合劑。壓緊墊片的作用是穩(wěn)固第一縱波探頭、第一橫波探頭、第三橫波探頭或第二縱波探頭、第二橫波探頭、第四橫波探頭的位置，用導(dǎo)線將分別將第一縱波探頭、第一橫波探頭、第三橫波探頭或第二縱波探頭、第二橫波探頭、第四橫波探頭與壓頭腔體上的導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口內(nèi)側(cè)相連，壓緊銷釘用來固緊壓緊墊片和壓頭腔體；壓頭上蓋的邊緣部位留有密封槽溝，在槽溝位置布置密封圈，在用密封銷釘將壓頭上蓋與壓頭腔體密封。導(dǎo)線連接插頭和導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口外側(cè)，插頭插入壓力試驗(yàn)機(jī)底座。第一空腔密封壓頭的插頭插入高壓信號(hào)發(fā)射通道端口，通過三軸室底座接口與高壓超聲波發(fā)射卡端口相連；第二空腔密封壓頭的插頭插入聲波信號(hào)接收通道端口，通過三軸室底座接口與聲波與聲發(fā)射接收卡端口相連。在試驗(yàn)過程中，巖樣兩端放置的密封壓頭在豎直方向上保證一致，第一空腔密封壓頭中的縱波探頭與第二空腔密封壓頭中的縱波探頭縱向保持一致，第一空腔密封壓頭中的橫波探頭與第二空腔密封壓頭中的橫波探頭縱向保持一致。為保證巖石試樣與聲波壓頭良好接觸，在巖石兩端涂抹耦合劑，壓頭的剛度要保證巖石力學(xué)試驗(yàn)要求，同時(shí)要證密封質(zhì)量以保護(hù)內(nèi)置探頭免受三軸壓力室的油壓壓力。
[0009]第二部分是聲發(fā)射測(cè)試裝置(AES)，它是由聲發(fā)射探頭、探頭保護(hù)殼、密封底蓋、密封圈、密封銷釘、導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口、箍緊彈簧、導(dǎo)線、插頭組成。聲發(fā)射探頭內(nèi)置、固定于探頭密封保護(hù)殼中，保護(hù)殼內(nèi)涂抹耦合劑使探頭和保護(hù)殼接觸良好，保護(hù)殼其作用是防止聲發(fā)射探頭承受液壓油的壓力而損壞，用導(dǎo)線連接探頭和保護(hù)套一端的導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口(內(nèi)部)，將銷釘固定好轉(zhuǎn)接口和探頭保護(hù)殼，使保護(hù)殼處于密封狀態(tài)。試驗(yàn)過程中，將內(nèi)置聲發(fā)射探頭的保護(hù)殼緊貼于巖石試樣的側(cè)面，并用緊箍彈簧將其固定。用導(dǎo)線連接導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口(外部)和試驗(yàn)機(jī)軸室底盤，三軸壓力室的底盤接口與采集卡終端相連。
[0010]第三部分是數(shù)據(jù)的同步采集和處理系統(tǒng)，包括高壓信號(hào)發(fā)射卡，聲波、聲發(fā)射信號(hào)接收卡以及數(shù)據(jù)采集及后處理軟件、PC機(jī)。高壓信號(hào)發(fā)射卡、聲波、聲發(fā)射接收卡內(nèi)置于計(jì)算機(jī)主機(jī)中，并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。高壓信號(hào)發(fā)射卡通過試驗(yàn)機(jī)底座通道連通聲波測(cè)試裝置中的第一空腔密封壓頭，其作用是激發(fā)探頭發(fā)射超聲波脈沖，這種高壓的信號(hào)可以緩解巖石傳播過程中的能量衰減。聲波、聲發(fā)射信號(hào)接收卡通過試驗(yàn)機(jī)底座通道分別于第二空腔密封壓頭和聲發(fā)射采集探頭相連,實(shí)現(xiàn)聲波、聲發(fā)射信號(hào)的實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)。后處理軟件可以實(shí)現(xiàn)不同類別信號(hào)的過濾、篩選識(shí)別和處理，分析計(jì)算得出加載過程中巖石縱波、橫波波速變化趨勢(shì)以及巖石破裂損傷位置的三維定位。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0012]該方法易行，操作簡(jiǎn)便，可以實(shí)現(xiàn)巖石力學(xué)試驗(yàn)過程中聲波、聲發(fā)射信息的同步采集，并實(shí)現(xiàn)二類波形數(shù)據(jù)的篩分，進(jìn)而可以分別得到試驗(yàn)過程中巖石的波速變化規(guī)律和聲發(fā)射信息，并得到巖石聲發(fā)射位置的定位。本裝置可以同時(shí)測(cè)試巖石力學(xué)試驗(yàn)中的巖石超聲波波速和聲發(fā)射活動(dòng)，所研制的聲波壓頭和聲發(fā)射探頭耐溫、耐壓，不僅適用于單軸壓縮變形試驗(yàn)，而且可以應(yīng)用于巖石三軸壓縮變形試驗(yàn)及蠕變?cè)囼?yàn)中；所采集到的聲波和聲發(fā)射信號(hào)可以篩分、識(shí)別，通過后期處理得出聲波、聲發(fā)射變化規(guī)律，效果良好，圖6為單軸加載試驗(yàn)過程中某巖石的波速變化規(guī)律，圖7為聲發(fā)射事件數(shù)量變化柱狀圖。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為一種聲波和聲發(fā)射測(cè)試裝置示意圖。
[0014]圖2為一種聲波測(cè)試裝置內(nèi)部不意圖。
[0015]圖3為一種聲波測(cè)試裝置腔體俯視圖。
[0016]圖4為一種聲波測(cè)試裝置剖面圖。
[0017]圖5為一種聲發(fā)射測(cè)試裝置剖面圖。
[0018]圖6為某巖石的波速變化規(guī)律。
[0019]圖7為某巖石聲發(fā)射事件數(shù)量變化柱狀圖。
[0020]圖中標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的名稱為:
[0021]UWS-聲波測(cè)試裝置；UW-1 —第一空腔密封壓頭、UW-2-第二空腔密封壓頭；
1-1a-第一縱波探頭(MICR0-80) ;l_lb-第二縱波探頭(MICR0-80) ;l_2a-第一橫波探頭(SWC37-0.5) ;l-2b-第二橫波探頭(SWC37-0.5) ;l_3a-第三橫波探頭(SWC37-0.5)；
l-3b-第四橫波探頭(SWC37-0.5) ; 1-4-壓頭腔體；1_5_壓頭上蓋；1_6_壓緊墊片；1_7_壓緊銷釘；1-8-導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口 ；1-9_插頭、1-10-密封銷釘、1-11-密封圈；1-12_導(dǎo)線；AES_聲發(fā)射測(cè)試裝置；2-1-聲發(fā)射探頭(NAN0-30) ;2-2_探頭保護(hù)殼；2_3_密封底蓋；2_4_密封圈；2-5_密封銷釘；2-6導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口 ；2-7_箍緊彈簧；2-8_導(dǎo)線；2_9_插頭；X1、X2_試樣與壓頭接觸面。

【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1:
[0023]一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，它由聲波測(cè)試裝置UWS、聲發(fā)射測(cè)試裝置AES、數(shù)據(jù)的同步采集和處理系統(tǒng)CPS機(jī)三部分組成；聲波測(cè)試裝置和聲發(fā)射測(cè)試裝置分別與試驗(yàn)壓力機(jī)底座(普通巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)三軸室底座，不屬于本發(fā)明中的內(nèi)容)轉(zhuǎn)接口相連，通過試驗(yàn)壓力機(jī)底座的轉(zhuǎn)接口連接到數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。聲波測(cè)試裝置中的第一空腔密封壓頭UW-1與壓力機(jī)三軸室底盤內(nèi)端口相連，相應(yīng)通道的端口外部與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中的高壓信號(hào)發(fā)射卡3-2端口相連，第二空腔密封壓頭UW-2與壓力機(jī)三軸室底盤內(nèi)端口相連，相應(yīng)通道的端口外部與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中的聲波信號(hào)接收卡3-3端口相連。數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中的高壓信號(hào)發(fā)射卡3-2、聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡3-3內(nèi)置于電腦機(jī)箱中，并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。
[0024]第一部分是聲波測(cè)試裝置UWS，它包括兩個(gè)內(nèi)置聲波探頭的第一空腔密封壓頭UW-1、第二空腔密封壓頭(UW-2)，第一空腔密封壓頭UW-1連接聲波脈沖發(fā)射通道，用來發(fā)射高壓信號(hào)脈沖，第二空腔密封壓頭UW-2連接聲波信號(hào)采集通道，用來接收高壓信號(hào)脈沖。第一空腔密封壓頭UW-1含有第一縱波探頭Ι-la，第一橫波探頭l_2a、第三橫波探頭l-3a，第二空腔密封壓頭UW-2含有第二縱波探頭lb，第二橫波探頭2b、第四橫波探頭3b。除了探頭之外，聲波測(cè)試裝置還包括壓頭腔體1-4、壓頭上蓋1-5，壓緊墊片1-6和壓緊銷釘1-7、導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口 1-8、插頭1-9、密封銷釘1-10、密封圈1-11和導(dǎo)線1_12。其特征在于:壓頭腔體1-4內(nèi)部設(shè)計(jì)了三個(gè)探頭凹槽，分別布置第一縱波探頭Ι-la、第一橫波探頭l_2a、第三橫波探頭l_3a或第二縱波探頭Ι-lb、第二橫波探頭l_2b、第四橫波探頭l_3b，第一空腔密封壓頭UW-1、第二空腔密封壓頭UW-2中的兩個(gè)橫波探頭的尾部方向垂直布置，為保證探頭與壓頭腔體良好接觸，在第一縱波探頭Ι-la、第一橫波探頭l_2a、第三橫波探頭l_3a或第二縱波探頭Ι-lb、第二橫波探頭l_2b、第四橫波探頭l_3b，前端涂抹耦合劑。壓緊墊片1-6的作用是穩(wěn)固第一縱波探頭Ι-la、第一橫波探頭l_2a、第三橫波探頭l_3a或第二縱波探頭Ι-lb、第二橫波探頭l_2b、第四橫波探頭l-3b的位置，用導(dǎo)線1-12將分別將第一縱波探頭Ι-la、第一橫波探頭l_2a、第三橫波探頭l_3a或第二縱波探頭l_lb、第二橫波探頭
1-2b、第四橫波探頭l-3b與壓頭腔體1-4上的導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口1-8內(nèi)側(cè)相連，壓緊銷釘1-7用來固緊壓緊墊片1-6和壓頭腔體1-4 ;壓頭上蓋1-5的邊緣部位留有密封槽溝，在槽溝位置布置密封圈1-11，在用密封銷釘1-10將壓頭上蓋1-5與壓頭腔體1-4密封。導(dǎo)線1-12連接插頭1-9和導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口 1-8外側(cè)，插頭1-9插入壓力試驗(yàn)機(jī)底座。第一空腔密封壓頭UW-1的插頭插入高壓信號(hào)發(fā)射通道端口，通過三軸室底座接口與高壓超聲波發(fā)射卡3-2端口相連；第二空腔密封壓頭UW-2的插頭插入聲波信號(hào)接收通道端口，通過三軸室底座接口與聲波與聲發(fā)射接收卡3-3端口相連。在試驗(yàn)過程中，巖樣兩端放置的密封壓頭在豎直方向上保證一致，第一空腔密封壓頭UW-1中的縱波探頭與第二空腔密封壓頭UW-2中的縱波探頭縱向保持一致，第一空腔密封壓頭UW-1中的橫波探頭與第二空腔密封壓頭UW-2中的橫波探頭縱向保持一致。為保證巖石試樣與聲波壓頭良好接觸，在巖石兩端涂抹耦合劑，壓頭的剛度要保證巖石力學(xué)試驗(yàn)要求，同時(shí)要證密封質(zhì)量以保護(hù)內(nèi)置探頭免受三軸壓力室的油壓壓力。
[0025]第二部分是聲發(fā)射測(cè)試裝置AES，它是由聲發(fā)射探頭2-1、探頭保護(hù)殼2_2、密封底蓋2-3、密封圈2-4、密封銷釘2-5、導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口 2-6、箍緊彈簧2_7、導(dǎo)線2_8、插頭2_9組成。聲發(fā)射探頭2-1內(nèi)置于一定剛度的探頭保護(hù)殼2-2之中，為保證聲發(fā)射探頭2-1與探頭保護(hù)殼2-2接觸良好，分別在聲發(fā)射探頭2-1端部和探頭保護(hù)殼2-2內(nèi)部涂抹耦合劑，用導(dǎo)線
2-8連接聲發(fā)射探頭2-1和導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口2-6內(nèi)端；導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口 2-6與密封底蓋2_3相連，并密封；密封圈2-4放置在探頭保護(hù)殼2-2和密封底蓋2-3之中，利用密封銷釘2-5將探頭保護(hù)殼2-2與密封底蓋2-3密封，這樣聲發(fā)射探頭2-1被保護(hù)在一個(gè)密封的保護(hù)體之中，其作用是防止聲發(fā)射探頭承受液壓油的壓力而損壞。導(dǎo)線2-8連接導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口 2-6外端和插頭
2-9，將插頭2-9插入試驗(yàn)機(jī)底座，連接到聲發(fā)射信號(hào)接收通道。箍緊彈簧2-7的作用是對(duì)探頭保護(hù)殼2-2的位置進(jìn)行固定，這樣便可以準(zhǔn)確地固定聲發(fā)射探頭2-1的位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石聲發(fā)射活動(dòng)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和定位。
[0026]第三部分是數(shù)據(jù)的同步采集和處理系統(tǒng)CPS，它包括PC機(jī)3-1、高壓信號(hào)發(fā)射卡ARB-1410 3-2、聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡PC1-2 3_3、高壓信號(hào)發(fā)射卡控制軟件Wavegenl410 El.41 3_4、聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡控制軟件AEwinRockTest for PCI2E2.20 3-5、導(dǎo)線3-6組成。高壓信號(hào)發(fā)射卡ARB-1410 3_2和聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡PC1-2 3-3內(nèi)置于PC機(jī)3-1主機(jī)中，并通過導(dǎo)線3-6與試驗(yàn)機(jī)底座相連，其中高壓信號(hào)發(fā)射卡ARB-14103-2連通試驗(yàn)機(jī)底座的聲波發(fā)射通道，聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡PC1-23-3連通試驗(yàn)機(jī)底座的聲波接收通道和聲發(fā)射信號(hào)接收通道。高壓信號(hào)發(fā)射卡ARB-1410 3-2的作用是激發(fā)聲波探頭發(fā)射高壓的超聲波信號(hào)，這種高壓的信號(hào)可以緩解巖石傳播過程中的能量衰減。高壓信號(hào)發(fā)射卡控制軟件Wavegen 1410 El.41 3_4和聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡控制軟件AEwinRockTest for PCI2 E2.20 3_5安裝在PC機(jī)3_1中，高壓信號(hào)發(fā)射卡控制軟件WavegenHlO El.41 3_4可以控制發(fā)射高壓脈沖的時(shí)間間隔、數(shù)量、周期；聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡控制軟件AEwinRockTest for PCI2 E2.20 3_5可以對(duì)聲波與聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采集，存儲(chǔ)和后期處理，在后處理過程中可以實(shí)現(xiàn)聲波、聲發(fā)射信號(hào)的過濾、篩選識(shí)別，得到加載過程中巖石縱波、橫波波速變化情況，及巖石破裂損傷位置的三維定位。
【權(quán)利要求】
1.權(quán)利要求1所述的一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，它由聲波測(cè)試裝置(UWS)、聲發(fā)射測(cè)試裝置(AES)、數(shù)據(jù)的同步采集和處理系統(tǒng)(CPS機(jī))三部分組成；其特征在于:聲波測(cè)試裝置和聲發(fā)射測(cè)試裝置分別與試驗(yàn)壓力機(jī)底座轉(zhuǎn)接口相連，通過試驗(yàn)壓力機(jī)底座的轉(zhuǎn)接口連接到數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，聲波測(cè)試裝置中的第一空腔密封壓頭(UW-1)與壓力機(jī)三軸室底盤內(nèi)端口相連，通道的端口外部與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中的高壓信號(hào)發(fā)射卡(3-2)端口相連，第二空腔密封壓頭(UW-2)與壓力機(jī)三軸室底盤內(nèi)端口相連，通道的端口外部與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中的聲波信號(hào)接收卡(3-3)端口相連，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中的高壓信號(hào)發(fā)射卡(3-2)、聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡(3-3)內(nèi)置于電腦機(jī)箱中。
2.根據(jù)權(quán)利要I所述的一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的聲波測(cè)試裝置包括兩個(gè)內(nèi)置聲波探頭的第一空腔密封壓頭(UW-1)、第二空腔密封壓頭(UW-2),第一空腔密封壓頭(UW-1)內(nèi)部含有第一縱波探頭(Ι-la)、第一橫波探頭(l_2a)、第三橫波探頭(l_3a);第二空腔密封壓頭(UW-2)內(nèi)部含有第二縱波探頭(1-lb)、第二橫波探頭(l_2b)、第四橫波探頭(l-3b);聲波測(cè)試裝置還包括壓頭腔體(1-4)、壓頭上蓋(1-5)，壓緊墊片(1-6)和壓緊銷釘(1-7)、導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口(1-8)、插頭(1-9)、密封銷釘(1-10)、密封圈(1-11)和導(dǎo)線(1-12)，壓頭腔體(1-4)內(nèi)部設(shè)計(jì)了三個(gè)探頭凹槽，分別布置三個(gè)超聲波探頭，第一縱波探頭(Ι-la)、第一橫波探頭(l_2a)、第三橫波探頭(l_3a)或第二縱波探頭(1-110、第二橫波探頭(1-213)、第四橫波探頭(1-313)，第一空腔密封壓頭(而-1)、UW-2-第二空腔密封壓頭(UW-2)中的兩個(gè)橫波探頭的尾部方向垂直布置，在第一縱波探頭(Ι-la)、第一橫波探頭(l_2a)、第三橫波探頭(l_3a)或第二縱波探頭(l_lb)、第二橫波探頭(l-2b)、第四橫波探頭(l-3b)前端涂抹耦合劑，壓緊墊片(1-6)穩(wěn)固第一縱波探頭(Ι-la)、第一橫波探頭(l-2a)、第三橫波探頭(l-3a)或第二縱波探頭(l_lb)、第二橫波探頭(l-2b)、第四橫波探頭(l-3b)的位置，用導(dǎo)線(1-12)將分別將第一縱波探頭(Ι-la)、第一橫波探頭(l_2a)、第三橫波探頭(l-3a)或第二縱波探頭(l_lb)、第二橫波探頭(l_2b)、第四橫波探頭(l_3b)與壓頭腔體(1-4)上的導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口( 1-8)內(nèi)側(cè)相連，壓頭上蓋(1-5)的邊緣留有密封槽溝，在槽溝位置布置密封圈(1-11)，用密封銷釘(1-10)將壓頭上蓋(1-5)與壓頭腔體(1-4)密封，用導(dǎo)線(1-12)連接插頭(1-9)和導(dǎo)線轉(zhuǎn)出口( 1-8)的外側(cè)接口，將插頭插入壓力試驗(yàn)機(jī)底座，第一空腔密封壓頭(UW-1)的插頭插入高壓信號(hào)發(fā)射通道端口，通過三軸室底座接口與高壓超聲波發(fā)射卡(3-2)端口相連，第二空腔密封壓頭(UW-2)的插頭插入聲波信號(hào)接收通道端口，通過三軸室底座接口與聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡(3-3)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要I所述的一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的聲發(fā)射測(cè)試裝置它由聲發(fā)射探頭(2-1)、探頭保護(hù)殼(2-2)、密封底蓋(2-3)、密封圈(2-4)、密封銷釘(2-5)、導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口(2-6)、箍緊彈簧(2-7)、導(dǎo)線(2-8)、插頭(2-9)組成，聲發(fā)射探頭(2-1)內(nèi)置于探頭保護(hù)殼(2-2)中，在聲發(fā)射探頭(2-1)端部和探頭保護(hù)殼(2-2)內(nèi)部涂抹耦合劑，用導(dǎo)線(2-8)連接聲發(fā)射探頭(2-1)和導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口(2-6)內(nèi)端；導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口(2-6)與密封底蓋(2-3)相連，密封圈(2-4)放置在探頭保護(hù)殼(2-2)和密封底蓋(2_3)中，用密封銷釘(2-5)將探頭保護(hù)殼(2-2)與密封底蓋(2-3)密封，用導(dǎo)線(2-8)連接導(dǎo)線轉(zhuǎn)接口(2-6)外端和插頭(2-9)，將插頭插入試驗(yàn)機(jī)底座接口，連接到聲發(fā)射信號(hào)接收通道。
4.根據(jù)權(quán)利要I所述的一種巖石聲波、聲發(fā)射同步測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)同步采集和處理系統(tǒng)它由PC機(jī)(3-1)、高壓信號(hào)發(fā)射卡(3-2)、聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡(3-3)、高壓信號(hào)發(fā)射卡控制軟件(3-4)、聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡控制軟件(3-5)、導(dǎo)線(3-6)組成，高壓信號(hào)發(fā)射卡(3-2)和聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡(3-3)內(nèi)置于PC機(jī)(3-1)中，通過導(dǎo)線(3-6)與試驗(yàn)機(jī)底座相連，高壓信號(hào)發(fā)射卡控制軟件(3-4)和聲波與聲發(fā)射信號(hào)接收卡控制軟件(3-5 )安裝在PC機(jī)(3-1)中。
【文檔編號(hào)】G01N29/07GK204086217SQ201420209690
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】楊春和, 李浩然 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所