一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖石測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]巖石(體)是一種非均質(zhì)的脆性材料，由于具有各向異性，且易受外界各種環(huán)境條件的影響，變形破壞過程存在諸多不確定因素，而巖石的變形與破壞機理也一直是巖石力學(xué)研究的基本問題。
[0003]目前，測量巖石側(cè)向變形一般采用:一是在巖石試件上直接粘貼應(yīng)變片；二是設(shè)計一個支架將試件套住，在支架上貼應(yīng)變片。通過測量支架的變形來測量巖石的變形。第一種測量的缺點是:巖石試件表面極為不均勻，局部效應(yīng)很嚴(yán)重；有些巖石如煤無法粘貼應(yīng)變片；巖石變形接近破壞及破壞后期，應(yīng)變片已失效，破壞后期側(cè)向變形無法測量；對于三軸試驗，側(cè)向變形無法用貼應(yīng)變片來測量。第二種測量的缺點是:結(jié)構(gòu)較大，無法放進(jìn)三軸試驗的試驗筒內(nèi)；加工復(fù)雜，加工精度要求較高，否則傳感器的線性重復(fù)性較差；結(jié)構(gòu)的剛度對測量結(jié)果影響很大；試件尺寸變化時，傳感器很難調(diào)節(jié)；量程較小，無法適應(yīng)巖石破壞后期大變形的測量。所以，目前三軸試驗都沒有測量側(cè)向變形，只能提供體積應(yīng)變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置，包括鬧表發(fā)條和調(diào)整螺桿，所述鬧表發(fā)條開設(shè)有槽孔，所述槽孔安裝有應(yīng)變片，所述鬧表發(fā)條彎成圓環(huán)狀，且鬧表發(fā)條的對稱軸上設(shè)有螺桿安裝孔，所述鬧表發(fā)條的內(nèi)部安裝有巖石試件，所述調(diào)整螺桿安裝在螺桿安裝孔中，所述調(diào)整螺桿螺紋連接有固定螺母，所述巖石試件套在鬧表發(fā)條的內(nèi)側(cè)，所述巖石試件的軸向和巖石試件的環(huán)向均開設(shè)有表面凹形槽，所述表面凹形槽內(nèi)通過環(huán)氧樹脂膠粘貼有光纖光柵。
[0006]優(yōu)選的，所述應(yīng)變片關(guān)于鬧表發(fā)條的圓心對稱設(shè)置為兩組。
[0007]優(yōu)選的，所述調(diào)整螺桿關(guān)于鬧表發(fā)條的對稱軸設(shè)置為兩組。
[0008]優(yōu)選的，所述光纖光柵為裸露的光纖光柵串，所述光纖光柵布設(shè)有兩個光柵區(qū)，所述光柵區(qū)長度均為3-3.5cm，所述光纖光柵的光纖纖芯直徑為40-55 μ m，且光纖光柵的包層直徑 120-130 μ m。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點:該便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置，與傳統(tǒng)的巖石側(cè)向變形測量裝置相比，本發(fā)明采用應(yīng)變片和纖光柵傳感技術(shù)兩種對比模式來測試巖石形變量，能夠更加攜帶方便精確得出測量結(jié)果；其纖光柵傳感技術(shù)的原理為:當(dāng)光纖中的光波通過Bragg光柵時，滿足Bragg光柵波長條件(λΒ= 2neff Λ)的光被反射回來而成為反射光，其余的光成為透射光，外界參量的變化將引起反射光波長的漂移，而通過對波長漂移量的檢測即可得到外界參量的變化量，這就是光纖Bragg光柵傳感的基本原理；本發(fā)明具有設(shè)計合理、結(jié)果簡單、攜帶方便、精度高、重復(fù)性好、線性好和量程大等特點，其精度和千分表的精度相同，量程卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過千分表的量程，可達(dá)6_。對不同試件尺寸，很容易調(diào)節(jié)，只要擰動兩邊的螺桿即可，而不影響標(biāo)定結(jié)果。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明的巖石試件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明的光纖光柵結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1鬧表發(fā)條、2槽孔、3應(yīng)變片、4螺桿安裝孔、5調(diào)整螺桿、6固定螺母、7巖石試件、8表面凹形槽、9光纖光柵。
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0016]本發(fā)明提供了如圖1-4所示的一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置，包括鬧表發(fā)條1和調(diào)整螺桿5，所述鬧表發(fā)條1開設(shè)有槽孔2，所述槽孔2安裝有應(yīng)變片3，所述應(yīng)變片3關(guān)于鬧表發(fā)條1的圓心對稱設(shè)置為兩組，所述鬧表發(fā)條1彎成圓環(huán)狀，且鬧表發(fā)條1的對稱軸上設(shè)有螺桿安裝孔4，所述鬧表發(fā)條1的內(nèi)部安裝有巖石試件7，所述調(diào)整螺桿5安裝在螺桿安裝孔4中，所述調(diào)整螺桿5螺紋連接有固定螺母6，所述調(diào)整螺桿5關(guān)于鬧表發(fā)條1的對稱軸設(shè)置為兩組，所述巖石試件7套在鬧表發(fā)條1的內(nèi)側(cè)，所述巖石試件7的軸向和巖石試件7的環(huán)向均開設(shè)有表面凹形槽8，所述表面凹形槽8內(nèi)通過環(huán)氧樹脂膠粘貼有光纖光柵9，所述光纖光柵9為裸露的光纖光柵串，所述光纖光柵9布設(shè)有兩個光柵區(qū)，所述光柵區(qū)長度均為3-3.5cm,所述光纖光柵9的光纖纖芯直徑為40-55 μ m，且光纖光柵9的包層直徑120_130umo
[0017]工作原理:當(dāng)光纖光柵9中的光波通過Bragg光柵時，滿足Bragg光柵波長條件(AB=2neffA)的光被反射回來而成為反射光，其余的光成為透射光。外界參量的變化將引起反射光波長的漂移，而通過對波長漂移量的檢測即可得到外界參量的變化量，這就是光纖Bragg光柵傳感的基本原理。根據(jù)光纖光柵9傳感的基本方程，光纖光柵9中心波長的漂移量決定于其有效折射率和光柵周期，任何改變這兩個參量的變化都將引起波長的漂移。在外界應(yīng)變(或應(yīng)力)作用下，光纖光柵9周期會發(fā)生變化，同時產(chǎn)生的光彈效應(yīng)會使光纖光柵9有效折射率變化；當(dāng)光纖光柵9受到外界溫度影響時，熱脹會使光纖光柵9周期發(fā)生變化，同時熱敏效應(yīng)會導(dǎo)致光纖光柵9的有效折射率變化，因此，外界的應(yīng)變(或應(yīng)力)和溫度是最能直接顯著改變光纖光柵9波長的物理量。各種光纖光柵9傳感器基本上都是直接或間接地利用應(yīng)變或溫度改變光柵中心波長，達(dá)到測試被測物理量的目的。
[0018]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置，包括鬧表發(fā)條(1)和調(diào)整螺桿(5)，所述鬧表發(fā)條(1)開設(shè)有槽孔(2)，其特征在于:所述槽孔(2)安裝有應(yīng)變片(3)，所述鬧表發(fā)條(1)彎成圓環(huán)狀，且鬧表發(fā)條⑴的對稱軸上設(shè)有螺桿安裝孔(4)，所述鬧表發(fā)條⑴的內(nèi)部安裝有巖石試件(7)，所述調(diào)整螺桿(5)安裝在螺桿安裝孔(4)中，所述調(diào)整螺桿(5)螺紋連接有固定螺母出)，所述巖石試件(7)套在鬧表發(fā)條(1)的內(nèi)側(cè)，所述巖石試件(7)的軸向和巖石試件(7)的環(huán)向均開設(shè)有表面凹形槽(8)，所述表面凹形槽(8)內(nèi)通過環(huán)氧樹脂膠粘貼有光纖光柵(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置，其特征在于:所述應(yīng)變片(3)關(guān)于鬧表發(fā)條(1)的圓心對稱設(shè)置為兩組。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置，其特征在于:所述調(diào)整螺桿(5)關(guān)于鬧表發(fā)條(1)的對稱軸設(shè)置為兩組。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置，其特征在于:所述光纖光柵(9)為裸露的光纖光柵串，所述光纖光柵(9)布設(shè)有兩個光柵區(qū)，所述光柵區(qū)長度均為3-3.5cm，所述光纖光柵(9)的光纖纖芯直徑為40-55 μ m，且光纖光柵(9)的包層直徑120_130umo
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種便攜式巖石側(cè)向變形測量裝置，包括鬧表發(fā)條、和調(diào)整螺桿，所述槽孔安裝有應(yīng)變片，所述鬧表發(fā)條彎成圓環(huán)狀，所述調(diào)整螺桿安裝在螺桿安裝孔中，所述巖石試件套在鬧表發(fā)條的內(nèi)側(cè)，所述表面凹形槽內(nèi)通過環(huán)氧樹脂膠粘貼有光纖光柵。本發(fā)明采用應(yīng)變片和光纖光柵傳感技術(shù)兩種對比模式來測試巖石形變量，具有設(shè)計合理、結(jié)果簡單、攜帶方便、精度高、重復(fù)性好、線性好和量程大等特點。
【IPC分類】G01B11/16, G01B21/32
【公開號】CN105371815
【申請?zhí)枴緾N201510715703
【發(fā)明人】李云生
【申請人】衡陽市規(guī)劃設(shè)計院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月28日