真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，包括加载控制系统和数据同步监测装置；加载控制系统由工控机、应力加载控制机构、渗流加载控制机构、温度加载控制机构和动力扰动加载控制机构组成；数据同步监测装置包括同步触发器、监测数据采集机构、数据存储与分析工作站和监测传感器。本发明专利技术通过同步触发器触发监测数据采集机构的方式实现数据采集的时间同步；加载控制系统中各机构还将其采集的数据传输至监测数据采集机构，加载控制系统与监测传感器同步并联采集的方式实现加载控制系统和数据同步监测装置的数据同步耦合匹配；并通过双路重复采集的方式实现数据同步精准校验。

【技术实现步骤摘要】
真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置
本专利技术涉及深部岩石测试
，尤其涉及一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置。
技术介绍
随着对矿产资源需求量的增加和浅部资源的不断消耗，我国未来矿产资源开发将全面进入第二深度空间(1000～2000m)范围内的深部矿床，矿山深部开采将成为常态。在不同工程活动扰动诱发下，深部应力场、温度场、渗压场等多场耦合作用下岩体能量的积聚与释放是深部开采灾害频发的根源。深部各种灾害，如非均匀高初始应力下岩石动力扰动能量释放、采动岩体裂隙动态演化和水力渗流突变、温压耦合状态下的岩石动静力学破坏特性，演化过程复杂，影响因素众多。深部多场耦合环境下的岩体在动力扰动作用下，其灾害现象的演化过程往往表现出快速、突变特点。现有的深部多场物理试验系统，往往开展静态或准静态的试验研究，系统的控制与监测系统对深部岩体的瞬态灾变过程的参数捕捉，还难以满足高精度定量分析的要求。例如，现有的真三轴加载平台的数据监测系统对试验过程中的应力、应变、温度、压力、流量、声学和影像等数据多采用相互独立采集仪器，各数据间还难以实现时间上的高精度同步匹配，严重影响了对试验现象的综合性分析。因而，为了能够满足岩石多场耦合与动力扰动真三轴平台对深部岩石赋存的多场耦合环境与工程动力扰动的模拟，并高精度捕捉灾害现象的演化过程，必须对试验过程中涉及的应力、应变、温度、压力、流量、声学、影像等参数实施多通道的同步监测、高速采集和快速分析，以精准的多手段同步监测技术实现试验结果的定量化分析。
技术实现思路
本专利技术提供了一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，以解决现有的数据检测系统难以实现各参数采集在时间上的高精度同步匹配。一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，包括加载控制系统和数据同步监测装置；所述加载控制系统包括工控机，以及均与所述工控机连接的应力加载控制机构、渗流加载控制机构、温度加载控制机构和动力扰动加载控制机构；所述数据同步监测装置包括同步触发器、监测数据采集机构、数据存储与分析工作站和监测传感器；所述监测传感器、监测数据采集机构、数据存储与分析工作站依次连接，所述工控机、监测数据采集机构均与所述同步触发器连接；所述应力加载控制机构、渗流加载控制机构、温度加载控制机构、动力扰动加载控制机构7均与所述监测数据采集机构连接，所述数据存储与分析工作站与所述工控机连接。进一步地，所述监测传感器包括设置于受测试件内的压力盒，设置于受测试件外表面静态应变片、第二动态应变片、声发射压电传感器、数字图像传感器，设置于受测试件渗流输入端的第一压力传感器、第一质量流量传感器、第一测温传感器，设置于受测试件渗流输出端的第二压力传感器、第二质量流量传感器、第二测温传感器；所述压力盒、静态应变片、第二动态应变片、声发射压电传感器、数字图像传感器、第一压力传感器、第一质量流量传感器、第一测温传感器、第二压力传感器、第二质量流量传感器、第二测温传感器还均与所述监测数据采集机构连接。进一步地，所述监测数据采集机构包括多通道模拟信号高速采集器、动静态应变仪、超动态应变仪、声发射采集仪和高速数字图像采集仪；所述多通道模拟信号高速采集器、动静态应变仪、超动态应变仪、声发射采集仪和高速数字图像采集仪的数据输出端均与所述数据存储与分析工作站连接；所述多通道模拟信号高速采集器的信号输入端与所述压力盒、第一压力传感器、第一质量流量传感器、第一测温传感器、第二压力传感器、第二质量流量传感器、第二测温传感器、应力加载控制机构、渗流加载控制机构、温度加载控制机构连接；所述超动态应变仪的信号输入端与所述动力扰动加载控制机构和第二动态应变片连接；所述动静态应变仪的信号输入端与所述静态应变片连接；所述声发射采集仪的信号输入端与所述声发射压电传感器连接；所述高速数字图像采集仪的信号输入端与所述数字图像传感器连接；所述同步触发器的触发指令接收端与所述工控机连接，所述同步触发器的触发信号输出端与所述多通道模拟信号高速采集器、动静态应变仪、超动态应变仪、声发射采集仪和高速数字图像采集仪的触发信号接收端并联。进一步地，所述超动态应变仪还设置有波形模拟电信号输出端83，所述波形模拟信号输出端连接有示波器。进一步地，所述高速数字图像采集仪的触发信号接收端还用于与所述超动态应变仪的波形模拟电信号输出端连接。进一步地，所述应力加载控制机构包括多通道应力加载控制器，以及均与所述多通道应力加载控制器连接的多组静态液压执行机构、多组动态液压执行机构、静态载荷传感器、静态位移传感器、静态应变传感器、动态载荷传感器、动态位移传感器和动态应变传感器；所述多通道应力加载控制器还与所述工控机连接，所述静态载荷传感器静态位移传感器、静态应变传感器、动态载荷传感器、动态位移传感器和动态应变传感器还均与所述多通道模拟信号高速采集器连接。进一步地，所述静态载荷传感器还与所述声发射采集仪连接。所述的静态载荷传感器能同步将静载荷信号供多通道模拟信号高速采集器和声发射采集仪执行数据采集。以静态载荷为纽带，多通道模拟信号高速采集器所采集的各类数据与声发射采集仪采集的声发射数据能够在数据分析无时差进行分析校验，进一步提高了数据分析的同步化精度。进一步地，所述渗流加载控制机构包括渗流加载控制器，以及均与所述渗流加载控制器37连接的渗流加载执行机构、渗流压力传感器、渗流流量传感器；所述渗流加载控制器还与所述工控机连接，所述渗流压力传感器、渗流流量传感器还均与所述多通道模拟信号高速采集器连接。进一步地，所述温度加载控制机构包括温度加载控制器，以及均与所述温度加载控制器连接的温度加载执行机构、测温传感器；所述温度加载控制器还与所述工控机连接，所述测温传感器还与所述多通道模拟信号高速采集器连接。进一步地，所述动力扰动加载控制机构包括动力扰动加载控制器，以及均与所述动力扰动加载控制器连接的气动动力扰动加载执行机构和气压传感器；所述气动动力扰动加载执行机构上还设置有监测扰动加载波形用的第一动态应变片；所述动力扰动加载控制器还与所述工控机连接，所述第一动态应变片还与所述超动态应变仪连接。有益效果本专利技术提出了一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，具有如下优点：1.本专利技术在其数据同步监测装置中引入同步触发器，在试验前或试验开始同时，通过加载控制系统的工控机终端，控制同步触发器施加同步触发信号，进而使数据同步监测装置的所有数据采集装置在同一时刻执行数据采集指令，从而使应力、应变、温度、压力、流量、声学和数字图像等数据在同一时间点同步采集，从而实现了各数据在时间上的一一对应关系；2.本专利技术在其加载控制系统的应力加载控制机构、渗流加载控制机构、温度加载控制机构和动力扰动加载控制机构所涉及的传感器，都设置有不少于两组并联的信号输出端，各传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，其特征在于，包括加载控制系统(1)和数据同步监测装置(2)；/n所述加载控制系统(1)包括工控机(3)，以及均与所述工控机(3)连接的应力加载控制机构(4)、渗流加载控制机构(5)、温度加载控制机构(6)和动力扰动加载控制机构(7)；/n所述数据同步监测装置(2)包括同步触发器(8)、监测数据采集机构(9)、数据存储与分析工作站(10)和监测传感器(11)；所述监测传感器(11)、监测数据采集机构(9)、数据存储与分析工作站(10)依次连接，所述工控机(3)、监测数据采集机构(9)均与所述同步触发器(8)连接；/n所述应力加载控制机构(4)、渗流加载控制机构(5)、温度加载控制机构(6)、动力扰动加载控制机构(7)均与所述监测数据采集机构(9)连接，所述数据存储与分析工作站(10)与所述工控机(3)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，其特征在于，包括加载控制系统(1)和数据同步监测装置(2)；
所述加载控制系统(1)包括工控机(3)，以及均与所述工控机(3)连接的应力加载控制机构(4)、渗流加载控制机构(5)、温度加载控制机构(6)和动力扰动加载控制机构(7)；
所述数据同步监测装置(2)包括同步触发器(8)、监测数据采集机构(9)、数据存储与分析工作站(10)和监测传感器(11)；所述监测传感器(11)、监测数据采集机构(9)、数据存储与分析工作站(10)依次连接，所述工控机(3)、监测数据采集机构(9)均与所述同步触发器(8)连接；
所述应力加载控制机构(4)、渗流加载控制机构(5)、温度加载控制机构(6)、动力扰动加载控制机构(7)均与所述监测数据采集机构(9)连接，所述数据存储与分析工作站(10)与所述工控机(3)连接。


2.根据权利要求1所述的真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，其特征在于，所述监测传感器(11)包括设置于受测试件(63)内的压力盒(64)，设置于受测试件(63)外表面静态应变片(65)、第二动态应变片(66)、声发射压电传感器(67)、数字图像传感器(68)，设置于受测试件(63)渗流输入端的第一压力传感器(69)、第一质量流量传感器(70)、第一测温传感器(71)，设置于受测试件(63)渗流输出端的第二压力传感器(72)、第二质量流量传感器(73)、第二测温传感器(74)；
所述压力盒(64)、静态应变片(65)、第二动态应变片(66)、声发射压电传感器(67)、数字图像传感器(68)、第一压力传感器(69)、第一质量流量传感器(70)、第一测温传感器(71)、第二压力传感器(72)、第二质量流量传感器(73)、第二测温传感器(74)还均与所述监测数据采集机构(9)连接。


3.根据权利要求2所述的真三轴多场耦合与动力扰动平台的加载控制与数据同步监测装置，其特征在于，所述监测数据采集机构(9)包括多通道模拟信号高速采集器(75)、动静态应变仪(76)、超动态应变仪(77)、声发射采集仪(78)和高速数字图像采集仪(79)；
所述多通道模拟信号高速采集器(75)、动静态应变仪(76)、超动态应变仪(77)、声发射采集仪(78)和高速数字图像采集仪(79)的数据输出端均与所述数据存储与分析工作站(10)连接；
所述多通道模拟信号高速采集器(75)的信号输入端与所述压力盒(64)、第一压力传感器(69)、第一质量流量传感器(70)、第一测温传感器(71)、第二压力传感器(72)、第二质量流量传感器(73)、第二测温传感器(74)、应力加载控制机构(4)、渗流加载控制机构(5)、温度加载控制机构(6)连接；所述超动态应变仪(77)的信号输入端与所述动力扰动加载控制机构(7)和第二动态应变片(66)连接；所述动静态应变仪(76)的信号输入端与所述静态应变片(65)连接；所述声发射采集仪(78)的信号输入端与所述声发射压电传感器(67)连接；所述高速数字图像采集仪(79)的信号输入端与所述数字图像传感器(68)连接；
所述同步触发器(8)的触发指令接收端与所述工控机(3)连接，所述同步触发器(8)的触发信号输出端(86)与所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄麟淇，陈江湛，李夕兵，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43