岩石实时热损伤测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种岩石实时热损伤测量装置，包括NI信号采集器、信号放大器、加热炉体、波导杆、声发射传感器和夹持机构；加热炉体内设有腔室且炉体一侧炉壁上设置有炉门；在加热炉体的腔室内设置有电加热板、试样托盘和温度传感器；加热炉体侧壁上对称开设有两个波导杆插孔，使两根波导以其锥形端相对的方式分别通过两个波导杆插孔局部插装在加热炉体的腔室内；两个声发射传感器分别以其敏感端贴合在波导杆的圆台端端面的方式通过夹持机构固定在两根波导杆的圆台端；两个声发射传感器分别通过两台信号放大器与NI信号采集器的输入端和输出端连接；该装置能够实现获得岩石在实时温度作用下对真实热损伤变化进行测量，有效提高热损伤监测的精度。高热损伤监测的精度。高热损伤监测的精度。

【技术实现步骤摘要】
岩石实时热损伤测量装置


[0001]本技术涉及高温环境下的岩石动态稳定性分析
，特别涉及一种岩石实时热损伤测量装置。

技术介绍

[0002]岩石热损伤研究一直是地球科学领域的热点，涉及深地热开采、地下空间开发、地震带稳定等。热导致断层活化可能是断层错动乃至地震的机理之一，地震带下部岩石受关键温度的控制，如俯冲带(400～550℃)、陆壳(350℃)、大洋上地幔(750℃)。在深部地热开采中，冷流体遇到热储层可能导致微震事件，而岩石损伤有助于地下储层裂隙网络的建立，更好地开采干热岩。因此，关于岩石损伤的研究一直广受关注。
[0003]地质分析中通常采用损伤变量建立岩石的热
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力耦合模型，获取不同温度下的损伤变量。然而，目前并没有切实有效的包含升温和降温过程的岩石热损伤模型。人们对热损伤进行了大量研究，对岩石热损伤后的物理力学性质研究主要集中在强度、弹性模量、泊松比、波速、微观裂隙、孔隙度等方面。岩石在经历高温作用后，其强度(包括单轴抗压强度、抗拉强度)、波速(包括压缩波波速和剪切波波速)、弹性模量都会降低，孔隙度增大。人们采用微观结构的分析方法(如CT、显微镜)发现岩石在经历高温作用后内部出现不同尺度的裂隙，因此，岩石内部裂隙的萌生与扩展成为解释岩石损伤的重要因素。
[0004]现阶段，技术人员多采用不同的参数表征了温度作用后的损伤变量，然而，这些参数大多在温度作用后测试的，损伤变量随温度的实时变化难以获取。高温下和高温处理冷却后花岗岩的物理、力学性质变化规律基本一致，但2种条件的影响程度存在一定的差别。质量损失都随温度的升高而增大，但高温后质量损失程度更大；高温下和高温处理冷却后花岗岩试样体积都随温度升高而增大，在中低温段(常温～440℃)，高温下的试样体积比高温后试样体积大，在高温段(440～600℃)，高温下的试样体积却比高温后的试样体积小；峰值强度和弹性模量随温度的变化是一致的，在低温段(常温～200℃)，两者都有微小增大，在中高温段(200～600℃)，两者都随温度升高逐渐减小；在中低温段(常温～420℃)，自然冷却下的峰值强度或弹性模量比实时温度下的大，而在高温段(420～600℃)，自然冷却的峰值强度或弹性模量比高温下的小。考虑到高温下测试岩石力学性质对试验仪器的要求很高，不利于推广，因此亟须一种切实可行的方法来获取岩石在温度作用下损伤变量演化的方法。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种精确获得岩石温度作用下的真实热损伤的岩石实时热损伤测量装置。
[0006]为此，本技术技术方案如下：
[0007]一种岩石实时热损伤测量装置，包括NI信号采集器、两台信号放大器、一台加热炉体、两根波导杆、两个声发射传感器和两个夹持机构；其中，
[0008]加热炉体为内设有中空腔室的炉体，且炉体一侧炉壁上设置有炉门；在加热炉体的腔室内设置有电加热板、试样托盘和温度传感器；试样托盘水平且居中固定在腔室底面上；电加热板固定在腔室顶面上，且电连接有设置于炉体外侧的温度调节器和外接插头；温度传感器设置在腔室侧壁上；
[0009]波导杆为一根圆柱形杆体，其一端加工为锥形端、另一端加工为圆台端；在加热炉体的两块对侧炉壁上对称开设有两个波导杆插孔，使两根波导以二者的锥形端呈相对设置的方式分别通过两个波导杆插孔局部插装在加热炉体的腔室内；
[0010]两个声发射传感器分别以其敏感端贴合在波导杆的圆台端端面的方式通过夹持机构固定在两根波导杆的圆台端；
[0011]两个声发射传感器分别通过两台信号放大器与NI信号采集器的输入端和输出端连接。
[0012]进一步地，该岩石实时热损伤测量装置还包括一台工控机，其分别与NI信号采集器和温度传感器连接。
[0013]进一步地，加热炉体的炉体底面的四角处各设有一个底脚。
[0014]进一步地，在波导杆与波导杆插孔之间的缝隙处设置有耐高温石棉垫圈。
[0015]进一步地，在波导杆与声发射传感器的接触面之间还均匀涂覆有耦合剂层。
[0016]进一步地，夹持机构由第一夹板、第二夹板、两个紧固螺丝和两个紧固螺母构成；其中，第一夹板上开设有波导杆插装孔和两个对称设置在波导杆插装孔两侧的第一螺孔，使第一夹板通过波导杆插装套装并固定在靠近波导杆的圆台端的杆体上；第二夹板上对称开设有两个第二螺孔，且两个第二螺孔与两个第一螺孔相对应，声发射传感器固定在位于两个第二螺孔之间的第二夹板上；第一夹板与第二夹板呈相互平行设置，且二者之间通过分别插装在同侧第一螺孔和第二螺孔内的紧固螺丝和固定在紧固螺丝端部的紧固螺母，以将声发射传感器的圆台端和波导杆连接固定为一体。
[0017]进一步地，NI信号采集器内配置的采集卡为PXI
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6115信号采集卡。
[0018]与现有技术相比，该岩石实时热损伤测量装置能够在实时温度作用下对岩石试样的真实热损伤变化进行测量，有效提高热损伤监测的精度；同时能够为试样热损伤分析和模型的建立提供详尽的实验数据，对岩石热损伤研究及高温环境下的岩石地质稳定性的分析具有基础意义。
附图说明
[0019]图1为本技术的岩石实时热损伤测量装置的结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图及具体实施例对本技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本技术有任何限制。
[0021]如图1所示，该岩石实时热损伤测量装置包括一台工控机1、一台NI信号采集器2、两台信号放大器3、加热炉体12、两根波导杆6、两个声发射传感器10和两个夹持机构；其中，
[0022]加热炉体12为一内设有立方形腔室的炉体，炉体底面的四角处各设有一个底脚，炉体一侧的炉壁上设置有炉门；加热炉体12的腔室内设置有电加热板4、试样托盘11和温度
传感器，其中，
[0023]加热炉体12采用马弗炉，其由耐高温高铝硅制炉胆和外覆在炉胆外壁上的一层厚度为10cm的隔热层构成，使炉体具有耐热和保温作用；
[0024]试样托盘11水平且居中设置在炉体底面的内侧板面上，用于放置岩石试样5，以防实验过程中岩石试样5破坏等导致装置的损坏；
[0025]电加热板4固定在炉体顶面的内侧板面上，且电加热板4通过温度调节器与外接插头电连接，温度调节器和外接插头位于炉体外侧；其中，电加热板4与温度调节器之间的电连接线通过开设在炉体上的线孔穿出；使用时，插头插装在外接电源上，以为电加热板4供电，温度调节器则用于通过调节电加热板4的工作功率以实现温度设定；
[0026]温度传感器设置在炉体腔室的内壁上，其连接有信号传输线；温度传感器的信号传输线通过开设在炉体上的线孔穿出至炉体外侧，以与外部设备连接；
[0027]波导杆6为一根圆柱形杆体，其一端加工为端部具有尖端的锥形端、另一端加工为端部设有外环形凸台的圆台端，以应对试样5的形貌多样性，保证波导杆6的圆锥端能够与各类形状的岩石形成紧密接触，而其圆台端则能够通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石实时热损伤测量装置，其特征在于，包括NI信号采集器(2)、两台信号放大器(3)、一台加热炉体(12)、两根波导杆(6)、两个声发射传感器(10)和两个夹持机构；其中，加热炉体(12)为内设有中空腔室的炉体，且炉体一侧炉壁上设置有炉门；在加热炉体(12)的腔室内设置有电加热板(4)、试样托盘(11)和温度传感器；试样托盘(11)水平且居中固定在腔室底面上；电加热板(4)固定在腔室顶面上，且电连接有设置于炉体外侧的温度调节器和外接插头；温度传感器设置在腔室侧壁上；波导杆(6)为一根圆柱形杆体，其一端加工为锥形端、另一端加工为圆台端；在加热炉体(12)的两块对侧炉壁上对称开设有两个波导杆插孔，使两根波导以二者的锥形端呈相对设置的方式分别通过两个波导杆插孔局部插装在加热炉体(12)的腔室内；两个声发射传感器(10)分别以其敏感端贴合在波导杆(6)的圆台端端面的方式通过夹持机构固定在两根波导杆(6)的圆台端；两个声发射传感器(10)分别通过两台信号放大器(3)与NI信号采集器(2)的输入端和输出端连接。2.根据权利要求1所述的岩石实时热损伤测量装置，其特征在于，还包括一台工控机，其分别与NI信号采集器(2)和温度传感器连接。3.根据权利要求1所述的岩石实时热损伤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵高峰，李哲，张玉良，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：