本实用新型专利技术发明专利技术公开了一种用于冲击试验中的声发射探头保护装置及其使用方法。所述声发射探头保护装置包括承载滑动机构，伸缩杆机构，悬挂机构和保护机构四部分。本实用新型专利技术发明专利技术通过承载滑动机构，伸缩杆机构，悬挂机构和保护机构的高效配合，通过调整滑动承载机构中的万向脚轮的位置和伸缩杆的长度来适应各种不同位置、不同高度和不同规格尺寸试件的冲击试验，保护实验所需的声发射探头；同时，球形接触即使在破坏面也仍然有其他接触点，从而可以更丰富、完整的采集破裂全过程中的声发射数据。
A Protective Device for Acoustic Emission Probe in Impact Test
【技术实现步骤摘要】
一种用于冲击试验中的声发射探头保护装置
：本专利技术涉及一种冲击试验中探头的保护装置及其使用方法，具体涉及一种在岩石或者煤冲击实验中声发射探头的保护装置及其使用方法，填补相关领域的空白，对有关科学研究具有重要的辅佐作用。
技术介绍
：为了研究煤岩的动态力学响应特征，需要采用分离式霍普金森拉压杆(SHPB)系统加载巴西圆盘煤样或岩样时，实验中需要利用纺锤子弹冲击入射杆，从而使试件破裂。在该过程中如果能采用声发射系统测量其声发射现象，无疑可以极大的获取破裂信息，更清楚的研究煤岩冲击破裂过程。而事实上，由于冲击实验不同于一般的力学实验，其破坏异常剧烈，而声发射探头十分脆弱，非常容易被破坏，因此声发射探头的频繁更换会带来很大的经济损失，不仅如此，由于声发射探头一般直接以点的形式附着在试件上，如果探头正好处于破裂位置，获得的声发射信息将会由于破裂而接触不良，进而大量丢失信息。目前对于冲击试验中声发射探头的保护装置的研究在国内几乎尚未有人研究。根据有关声发射探头的已有研究，中国矿业大学由曹安业等人研究的《一种真三轴采动煤岩体动力显现实验的声发射监测单元》和重庆大学由尹光志等人研究的《一种用于真三轴试验机的声发射监测装置及其试验方法》中，装置不适用于冲击实验，因此不涉及探头的保护；中国科学院武汉岩土力学研究所由刘学伟等人研究的《一种岩体现场声发射监测传感器推送定位方法及装置》中，声发射探头的保护装置在现场情况较为适用，但在实验室条件下，装置过于复杂，同时不适用于冲击试验；中国石油大学(北京)由邹雨时等人研究的《一种用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置》中，虽然考虑到声发射探头与岩样直接接触会导致声发射探头破坏，并且有意识地保护声发射探头，但是《一种用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置》中，采用承载板对声发射探头与岩样进行隔离，承载板在岩样破裂时对岩样有力的作用，会对实验结果产生较大的影响。因此，很有必要建立一种冲击试验中声发射探头的保护装置，来防止冲击试验中声发射探头被冲击破坏，减少更换声发射探头的经济损失，并且利用该装置可以更丰富的采集破裂全过程中声发射数据。根据以上思路，设计并专利技术出了一种煤岩冲击试验中声发射探头的保护装置，在未来的实际应用中有着相当广阔的前景和重要意义。
技术实现思路
：本实验专利技术的目的在于提出一种巴西圆盘煤样冲击试验中声发射探头保护装置，可以改变装置的高低来适应实验设备，同时，球体与可以与各种尺寸的试件良好紧密地接触，所以该装置可以在所有规格尺寸试件的煤岩冲击实验中保护声发射探头。一种巴西圆盘煤样冲击试验中声发射探头保护装置，包括装置承载滑动机构，伸缩杆机构，悬挂机构和保护机构四部分。承载滑动机构：包括四个2A-BA3-01D-100-531型4寸中型万向脚轮与一个承载平板，所述四个2A-BA3-01D-100-531型4寸中型万向脚轮通过螺丝固定在所述承载平板的四个角上，所述承载平板平行于地面。伸缩杆机构：包括一个直形空心杆和L形空心杆，所述直形空心杆垂直于所述承载平板，下端通过焊接固定在所述承载平板上。所述L形空心杆分长边和短边，所述L形空心杆的长边垂直于所述L形空心杆的短边，所述直形空心杆和L形空心杆通过所述L形空心杆的长边套在所述直形空心杆中实现连接，并通过固定在所述L形空心杆长边下端的卡扣和在所述直形空心杆上的圆心小孔实现两杆的固定；所述L形空心杆的短边端部分别开有两矩形孔和两圆形孔，两圆形孔圆心的连线平行于地面，垂直于所述L形空心杆短边的轴向方向。两矩形孔的几何中心连线垂直于两圆形孔圆心的连线。悬挂机构：包括一根三股尼龙绳、一个黑尼龙滑轮和一个滑轮固定杆。所述黑尼龙滑轮穿过所述L形空心杆短边端部上的两矩形孔，所述滑轮固定杆依次穿过L形空心杆一侧的圆孔，黑尼龙滑轮上的圆孔和L形空心杆另一侧的圆孔，将黑尼龙滑轮固定在L形空心杆上。尼龙绳的一端自然下垂，另一端通过强力胶粘在黑尼龙滑轮的轮槽内。保护机构：包括一个Ti-6Al-4V合金金属球，所述金属球上包含一个Ti-6Al-4V合金金属圆环，两者为一体，通过铸造工艺一步成型。所述金属圆环与尼龙绳自由端通过系紧的方式相连接。用来隔离试件和声发射探头。优选地，所述2A-BA3-01D-100-531型4寸中型万向脚轮直径100mm，轮宽32mm，安装孔直径为8.6mm。优选地，所述承载平板是一铁质长方体，其尺寸长×宽×高为50cm×50cm×3cm，在其四个角上各有一个直径为8.6mm的圆孔，圆心距离相邻两边5cm，内表面有螺纹，螺纹牙距为1.25mm。优选地，所述连接承载平板和2A-BA3-01D-100-531型4寸中型万向脚轮的螺丝为铁质螺丝，并配有配套螺帽，螺母直径为8.6mm，长度为30cm，螺纹牙距为1.25mm。优选地，所述直形空心杆是一铁质空心杆，其内径为10cm，外径为10.6cm，长度为100cm，下端通过焊接固定在所述承载平板上，在距离上端10cm，20cm，30cm，40cm和50cm处各开有一个直径为1cm的小孔。优选地，所述L形空心杆是一铁质空心杆，其内径为8cm，外径为9.9cm，短边长度50cm，长边长度80cm。所述L形空心杆短边上的两矩形孔形心距离短边自由端20cm，长度12cm，宽度3.8cm。两圆形孔圆心距短边自由端20cm，直径4.7cm。优选地，所述卡扣为一铁质长方体和圆柱体的组合体，该组合体通过铸造一步成型。其长方体的尺寸长×宽×高为5cm×2cm×1cm，其上端伸入内径中的长度为2cm，这2cm与空心杆内表面焊接，3cm留在杆外，在卡扣下端有一直径为1cm，长2cm的圆柱体，圆柱体的底面与卡扣的长方体相连接，圆柱体的底面与长方体的下边和左右两边分别相切。优选地，所述滑轮固定杆为一铁质圆杆，直径4.6cm，长度10cm。优选地，所述滑轮为一黑尼龙滑轮，外径为12cm，内径为4.7cm，厚度为3.8cm，滑轮槽深度为5cm。优选地，所述尼龙绳为一根三股尼龙绳，长度为120cm，直径0.8cm。优选地，所述Ti-6Al-4V合金金属球的直径为5cm。优选地，所述金属圆环的内径为1cm，外径为1.6cm。本专利技术还提出一种巴西圆盘煤样冲击试验中声发射探头保护装置的应用方法，应用上述的保护装置，具体步骤如下：S101：试样放置于入射杆与投射杆之间，在试样下铺设纸箱以便收集实验后的破碎煤样。S102：将保护装置通过滑动万向脚轮移动到实验所需位置，使直形空心杆距离试件50cm左右即可。S103：根据实验试件的高度调整L型空心杆的伸出长度，并将卡扣上的圆柱体伸出直形空心杆上的圆孔并卡死。S104：并通过匀速转动L形空心杆短边上的滑轮下放金属球，使金属球与实验试件位于同一水平高度。S105：再次通过滑动万向脚轮调整保护装置的位置，使金属球紧贴实验试件，尼龙绳与竖直方向夹角1°至5°为宜。S106：将声发射探头用胶水粘在金属球上，使声发射探头与实验试大致分别位于金属球的两侧。S107：进行冲击实验，记录煤岩破裂过程中的声发射信息。S108：重复试验，记录煤岩破裂过程中的声发射信息。S109：撤回装置，按住L形空心杆下端的卡扣，逐孔下放L形空心杆，使L形空心杆下降至最低高度，通过匀速转动L形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于冲击试验中的声发射探头保护装置，其特征在于：所述用于冲击试验中的声发射探头保护装置包括：承载滑动机构，伸缩杆机构，悬挂机构和保护机构四部分；承载滑动机构：包括四个2A‑BA3‑01D‑100‑531型4寸中型万向脚轮与一个承载平板，所述四个2A‑BA3‑01D‑100‑531型4寸中型万向脚轮通过螺丝固定在所述承载平板的四个角上，所述承载平板平行于地面；伸缩杆机构：包括一个直形空心杆和L形空心杆，所述直形空心杆垂直于所述承载平板，下端通过焊接固定在所述承载平板上；所述L形空心杆分长边和短边，所述L形空心杆的长边垂直于所述L形空心杆的短边，所述直形空心杆和L形空心杆通过所述L形空心杆的长边套在所述直形空心杆中实现连接，并通过固定在所述L形空心杆长边下端的卡扣和在所述直形空心杆上的圆心小孔实现两杆的固定，所述L形空心杆的短边端部分别开有两矩形孔和两圆形孔，两圆形孔圆心的连线平行于地面，垂直于所述L形空心杆短边的轴向方向；两矩形孔的几何中心连线垂直于两圆形孔圆心的连线；悬挂机构：包括一根三股尼龙绳、一个黑尼龙滑轮和一个滑轮固定杆；所述黑尼龙滑轮穿过所述L形空心杆短边端部上的两矩形孔，所述滑轮固定杆依次穿过L形空心杆一侧的圆孔，黑尼龙滑轮上的圆孔和L形空心杆另一侧的圆孔，将黑尼龙滑轮固定在L形空心杆上；尼龙绳的一端自然下垂，另一端通过强力胶粘在黑尼龙滑轮的轮槽内；保护机构：包括一个Ti‑6Al‑4V合金金属球，所述金属球上包含一个Ti‑6Al‑4V合金金属圆环，两者为一体，通过铸造工艺一步成型；所述金属圆环与尼龙绳自由端通过系紧的方式相连接。...
【技术特征摘要】
1.一种用于冲击试验中的声发射探头保护装置，其特征在于：所述用于冲击试验中的声发射探头保护装置包括：承载滑动机构，伸缩杆机构，悬挂机构和保护机构四部分；承载滑动机构：包括四个2A-BA3-01D-100-531型4寸中型万向脚轮与一个承载平板，所述四个2A-BA3-01D-100-531型4寸中型万向脚轮通过螺丝固定在所述承载平板的四个角上，所述承载平板平行于地面；伸缩杆机构：包括一个直形空心杆和L形空心杆，所述直形空心杆垂直于所述承载平板，下端通过焊接固定在所述承载平板上；所述L形空心杆分长边和短边，所述L形空心杆的长边垂直于所述L形空心杆的短边，所述直形空心杆和L形空心杆通过所述L形空心杆的长边套在所述直形空心杆中实现连接，并通过固定在所述L形空心杆长边下端的卡扣和在所述直形空心杆上的圆心小孔实现两杆的固定，所述L形空心杆的短边端部分别开有两矩形孔和两圆形孔，两圆形孔圆心的连线平行于地面，垂直于所述L形空心杆短边的轴向方向；两矩形孔的几何中心连线垂直于两圆形孔圆心的连线；悬挂机构：包括一根三股尼龙绳、一个黑尼龙滑轮和一个滑轮固定杆；所述黑尼龙滑轮穿过所述L形空心杆短边端部上的两矩形孔，所述滑轮固定杆依次穿过L形空心杆一侧的圆孔，黑尼龙滑轮上的圆孔和L形空心杆另一侧的圆孔，将黑尼龙滑轮固定在L形空心杆上；尼龙绳的一端自然下垂，另一端通过强力胶粘在黑尼龙滑轮的轮槽内；保护机构：包括一个Ti-6Al-4V合金金属球，所述金属球上包含一个Ti-6Al-4V合金金属圆环，两者为一体，通过铸造工艺一步成型；所述金属圆环与尼龙绳自由端通过系紧的方式相连接。2.根据权利要求1所述的用于冲击试验中的声发射探头保护装置，其特征在于：所述2A-BA3-01D-100-531型4寸中型万向脚轮直径100mm，轮宽32mm，安装孔直径为8.6mm。3.根据权利要求1所述的用于冲击试验中的声发射探头保护装置，其特征在于：所述承载平板是一铁质长方体，其尺寸长×宽×高为50cm×50cm×3cm，在其四个角上各有一个直径为8.6mm的圆孔，圆心距离相邻两边5cm，内表面有螺纹，螺纹牙距为1.25mm。4.根据权利要求1所述的用于冲击试验中的声发射探头保护装置，其特征在于：连接所述承载平板和2A-BA3-01D-100-...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝宪杰，文逸伟，徐国梁，王少华，张谦，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：北京,11
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