一种岩石连续尺度同步高谱试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种岩石连续尺度同步高谱试验系统，由基于PC的试验管理系统、通讯模块、控制系统、测量系统和动力系统组成。基于PC的试验管理系统通过通讯模块与控制系统相连，控制系统通过通讯线路与测量系统相连，动力系统通过动力输送线路与基于PC的试验管理系统、通讯模块、控制系统、测量系统相连。

A Continuous Scale Synchronized High Spectrum Test System for Rocks

The invention relates to a continuous scale synchronous high spectrum test system for rocks, which consists of a PC-based test management system, a communication module, a control system, a measurement system and a power system. PC-based test management system is connected with control system through communication module, control system is connected with measurement system through communication line, power system is connected with PC-based test management system, communication module, control system and measurement system through power transmission line.

【技术实现步骤摘要】
一种岩石连续尺度同步高谱试验系统
：本专利技术属于岩石力学试验仪器领域，特别涉及一种岩石连续尺度同步高谱试验系统，实现复杂条件下岩石多尺度演化全过程全参数的同步量测与全过程不间断精确跟踪，为工程建造、油气开采、地质演化、材料制造、生命探索等领域的岩石物质特性与内涵信息研究、理论假说的验证及其相关新方向的探索提供数据获取平台。
技术介绍
：岩石作为地壳和上地幔顶部主要组成材料，作为工程建造与地质灾变的本底物质，作为水、石油、天然气、矿产等资源能源储存体，作为生命起源及演化的容器、催化剂、反应物与记录本，长期以来是地球科学、工程、物理、资源能源、材料、生命、天文等领域的核心研究对象之一。仪器设备是获得岩石物质特性与内涵信息的重要媒介，但是现有的研究设备存在如下三大问题：(1)复杂条件过于理想化，现有设备仍停留在单谱或多谱环境条件的模拟上，无法实现岩石变形破坏的高谱环境条件下的同步试验研究；(2)完整系统零散化，目前全面表征岩石状态的有约60项指标，而目前的仪器尚无法在一台设备上获取这些指标，使得岩石的非连续介质属性不同指标描述无法同步直接对应，难以真实反映岩石非连续介质系统的多效应作用变化；(3)连续尺度片段化，岩石变化是物理、化学、力学多种效应在微观、细观、宏观等多尺度连续激发作用的结果，即是跨尺度级联效应的产物，但是现有仪器仅能实现某一尺度范围的量测，难以实现跨尺度连续量测，也就难以直接观测岩石的非连续介质系统属性，同时也难以直接测定岩石的多尺度连续变化，这样，也就无法定量回答岩石如何发生演化的问题，即：岩石变化全过程的多尺度机理无法获得连续的数据支持。由于这些瓶颈问题的存在，使得我们难以实现复杂条件下岩石多尺度演化全过程全参数的量测试验与模拟；无法获得岩石非连续介质系统数据，包括连续跨尺度含空隙结构演化、非均匀组分连续演化、多参数演化对应关联等数据；无法全面揭示其全过程多效应多耦合、复杂储存与多介质、材料特异性与新功能。这些严重制约了工程建造、油气开采、地质演化、材料制造、生命探索等领域的岩石物质特性与内涵信息得研究和理论假说的验证及其相关新方向的探索。针对上述现有设备存在的问题，研制一套全新的能够量测复杂条件下岩石多尺度变化全过程全参数的高精密试验仪器——岩石连续尺度同步高谱试验系统，开展复杂条件下岩石非连续介质系统量测试验与模拟，实现复杂条件下完整岩石系统连续多尺度演化的同步量测与全过程不间断精确跟踪，获取岩石物质特性与内涵信息，进而描述其非连续介质系统，阐明岩石多效应耦合同步全参数机制，探索岩石材料的非连续介质力学表征方法与连续多尺度灾变全过程机理，具有重大的理论意义和实际价值。
技术实现思路
：为了克服上述已有技术中存在的不足，本专利技术目的在于提供一种岩石连续尺度同步高谱试验系统，该试验系统是一种全参数、多功能的高精密大机械装置，主要用于岩石非连续介质系统的量测与试验，实现不同复杂条件下岩石静态参数、动态参数、能量参数等指标的一体量测。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种岩石连续尺度同步高谱试验系统，其特征在于：由基于PC的试验管理系统、通讯模块、控制系统、测量系统和动力系统组成；基于PC的试验管理系统通过通讯模块与控制系统相连，控制系统通过通讯线路与测量系统相连，动力系统通过动力输送线路与基于PC的试验管理系统、通讯模块、控制系统、测量系统相连；所述基于PC的试验管理系统包括：显示模块，用于显示系统界面，显示试验系统当前的工作状态和各数字量及图像信号；参数配置模块，用于对各个测量设备的控制器相关参数和运行参数进行设置，查看和修改测量设备运行中的相关参数实际值，以及试验内容设置；试验计划模块，基于参数设置模块设置好的参数及试验内容，根据工程所需的岩石物理力学参数，针对不同的工程，制定对应的试验计划并提供给试验执行模块，同时确定试验所需设备；试验执行模块，用于根据试验计划模块制定的试验计划，发送试验执行命令至控制系统；设备监控模块，用于对测量系统中所有的设备进行实时监控，并将设备的状态信息反馈至试验计划模块以及数据处理模块，如有设备发生异常，则发出警报；数据采集模块，用于采集测量系统所测得的试验数据，并发送至数据处理模块；数据处理模块，用于处理测量系统所测得的各种试验数据；并存储试验数据以及设备的状态信息；所述通讯模块用于实现基于PC的试验管理系统和控制系统的I/O通讯功能，并负责基于PC的试验管理系统和控制系统的数据交互，使基于PC的试验管理系统能够对控制系统的各种参数进行设置以及读取各种测量值；所述控制系统由核心交换机、现场交换机以及PLC组成，用于控制测量系统中的各个设备；整个试验系统设置一个核心交换机，核心交换机下设现场交换机，现场交换机的数量根据实际需要设定；现场交换机下设PLC，PLC的数量根据测量系统中设备的数量而定；所述测量系统由送样机器人、清洁机器人和可扩展测量仪组组成；其中，可扩展测量仪组根据试验系统的需求，由不同的测量设备组成；送样机器人用于将试验样品运送至可扩展测量仪组的测量设备中；清洁机器人为具有自动洗涤、擦洗和干燥功能的智能机器人，用于测量设备的保洁；所述动力系统用于提供试验系统所需的电力与液压动力。本专利技术有如下优点：一、可以根据试验内容和实际需求自动生成试验计划，并确定试验所需设备；二、可以同时对多个试验样品进行测试；三、当有新的测量需求时，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大的试验系统。附图说明：图1一种岩石连续尺度同步高谱试验系统示意图具体实施方式：下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。在本实施例中，需要测量岩石的磁化率、表面结构、内部结构以及高温高压条件下的三轴抗压强度。在本实施例中，参见图1，一种岩石连续尺度同步高谱试验系统，由基于PC的试验管理系统1、通讯模块2、控制系统3、测量系统4和动力系统5组成；基于PC的试验管理系统1通过通讯模块2与控制系统3相连，控制系统3通过通讯线路与测量系统4相连，动力系统5通过动力输送线路与基于PC的试验管理系统1、通讯模块2、控制系统3、测量系统4相连；所述基于PC的试验管理系统1包括：显示模块101，用于显示系统界面，显示试验系统当前的工作状态和各数字量及图像信号；参数配置模块102，用于对各个测量设备的运行参数进行设置，查看和修改测量设备运行中的相关参数实际值，以及测量参数和试验内容设置；试验计划模块103，基于参数设置模块102设置好的参数及试验内容，根据工程所需的岩石物理力学参数，针对不同的工程，制定对应的试验计划并提供给试验执行模块104，同时确定试验所需设备；试验执行模块104，用于根据试验计划模块103制定的试验计划，发送试验执行命令至控制系统4；设备监控模块105，用于对测量系统4中所有的设备进行实时监控，并将设备的状态信息反馈至试验计划模块103以及数据处理模块106，如有设备发生异常，则发出警报；数据采集模块107，用于采集测量系统4所测得的试验数据，并发送至数据处理模块106；数据处理模块106，用于处理测量系统4所测得的各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩石连续尺度同步高谱试验系统，其特征在于：由基于PC的试验管理系统、通讯模块、控制系统、测量系统和动力系统组成；基于PC的试验管理系统通过通讯模块与控制系统相连，控制系统通过通讯线路与测量系统相连，动力系统通过动力输送线路与基于PC的试验管理系统、通讯模块、控制系统、测量系统相连；所述基于PC的试验管理系统包括：显示模块，用于显示系统界面，显示试验系统当前的工作状态和各数字量及图像信号；参数配置模块，用于对各个测量设备的控制器相关参数和运行参数进行设置，查看和修改测量设备运行中的相关参数实际值，以及试验内容设置；试验计划模块，基于参数设置模块设置好的参数及试验内容，根据工程所需的岩石物理力学参数，针对不同的工程，制定对应的试验计划并提供给试验执行模块；试验执行模块，用于根据试验计划模块制定的试验计划，发送试验执行命令至控制系统；设备监控模块，用于对测量系统中所有的设备进行实时监控，并将设备的状态信息反馈至试验计划模块以及数据处理模块，如有设备发生异常，则发出警报；数据采集模块，用于采集测量系统所测得的试验数据，并发送至数据处理模块；数据处理模块，用于处理测量系统所测得的各种试验数据；并存储试验数据以及设备的状态信息；所述通讯模块用于实现基于PC的试验管理系统和控制系统的I/O通讯功能，并负责基于PC的试验管理系统和控制系统的数据交互，使基于PC的试验管理系统能够对控制系统的各种参数进行设置以及读取各种测量值；所述控制系统由核心交换机、现场交换机以及PLC组成，用于控制测量系统中的各个设备；整个试验系统设置一个核心交换机，核心交换机下设现场交换机，现场交换机的数量根据实际需要设定；现场交换机下设PLC，PLC的数量根据测量系统中设备的数量而定；所述测量系统由送样机器人、清洁机器人和可扩展测量仪组组成；其中，可扩展测量仪组根据试验系统的需求，由不同的测量设备组成；送样机器人用于将试验样品运送至可扩展测量仪组的测量设备中；清洁机器人为具有自动洗涤、擦洗和干燥功能的智能机器人，用于测量设备的保洁；所述动力系统用于提供试验系统所需的电力与液压动力。...

【技术特征摘要】
1.一种岩石连续尺度同步高谱试验系统，其特征在于：由基于PC的试验管理系统、通讯模块、控制系统、测量系统和动力系统组成；基于PC的试验管理系统通过通讯模块与控制系统相连，控制系统通过通讯线路与测量系统相连，动力系统通过动力输送线路与基于PC的试验管理系统、通讯模块、控制系统、测量系统相连；所述基于PC的试验管理系统包括：显示模块，用于显示系统界面，显示试验系统当前的工作状态和各数字量及图像信号；参数配置模块，用于对各个测量设备的控制器相关参数和运行参数进行设置，查看和修改测量设备运行中的相关参数实际值，以及试验内容设置；试验计划模块，基于参数设置模块设置好的参数及试验内容，根据工程所需的岩石物理力学参数，针对不同的工程，制定对应的试验计划并提供给试验执行模块；试验执行模块，用于根据试验计划模块制定的试验计划，发送试验执行命令至控制系统；设备监控模块，用于对测量系统中所有的设备进行实时监控，并将设备的状态信息反馈至试验计划模块以及数据处理模块，如有设备发生异常，则发出警报；数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周翠英，陆仪启，刘镇，梁彦豪，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44