岩样破裂过程的声发射与电阻率联合监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了岩样破裂过程的声发射与电阻率联合监测装置，声电集成测试探头夹持装置上的声电集成测试探头前端的电极与岩样的钻孔连接，所述声发射采集模块和电阻率采集模块都与数据处理系统连接，所述数据处理系统与实时显示系统连接，所述岩样放置在刚性伺服压力机的两个承压板中间，所述应力采集模块和应变采集模块都与数据处理系统连接，实现了岩石单轴压缩试验过程中声发射、电阻率、应力-应变数据的同步实时采集，其中的电阻率采集模块实现了电阻率数据的超高频自动采集，接受反馈调节后自动提高电阻率采集频率，确保能够完整地采集到岩样破裂过程中的电阻率变化数据，从而能够对岩样破裂信息进行实时动态捕捉。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了岩样破裂过程的声发射与电阻率联合监测装置，声电集成测试探头夹持装置上的声电集成测试探头前端的电极与岩样的钻孔连接，所述声发射采集模块和电阻率采集模块都与数据处理系统连接，所述数据处理系统与实时显示系统连接，所述岩样放置在刚性伺服压力机的两个承压板中间，所述应力采集模块和应变采集模块都与数据处理系统连接，实现了岩石单轴压缩试验过程中声发射、电阻率、应力-应变数据的同步实时采集，其中的电阻率采集模块实现了电阻率数据的超高频自动采集，接受反馈调节后自动提高电阻率采集频率，确保能够完整地采集到岩样破裂过程中的电阻率变化数据，从而能够对岩样破裂信息进行实时动态捕捉。【专利说明】岩样破裂过程的声发射与电阻率联合监测装置
本技术涉及一种声发射与电阻率的联合实时监测装置，特别涉及岩样破裂过程的声发射与电阻率联合监测装置。
技术介绍
众所周知，岩石是一种在长期地质条件下形成的十分复杂的力学介质，具有弹塑性、非均匀性和各向异性的特点，其中赋存的大量原生裂隙更是对岩石力学性质有着十分显著的影响。而传统的岩石力学试验，如单轴压缩试验、剪切试验，只能够获得弹性模量、泊松比、抗压强度、抗剪强度等参数，这对于描述岩石的物理力学性质来说是远远不够的。因此，有学者引入电阻率和声发射技术来研究岩石的破裂过程。作为岩石的基本物理参数，电阻率反映了岩石导电性能的好坏，其变化情况可以直接反映岩石内部的裂隙赋存状态，从而对岩石破坏状态进行监测。但之前的试验研究大都受到了仪器采集频率低的限制，难以捕捉到岩石破裂瞬间电阻率的变化情况，相比于全应力-应变曲线，电阻率数据的不完整性显得更加明显。一方面，这可能会导致关键信息的丢失，给试验分析带来困难；另一方面，不完整的数据可能会将试验结论引入歧途，有些时候甚至会得出完全相反的结果。当岩石发生变形或断裂时，产生的应变能将会以弹性波形式释放出来，引起声发射现象。声发射信号中包含了大量信息参数，在一定程度上反映了岩石的应力状态和能量释放情况，与岩石受力破坏过程息息相关。但之前的试验研究大都停留在对声发射结果的描述上，缺乏与其他监测手段的对比分析，而现有的声发射技术抵抗外界环境噪音的能力较弱，容易受到周围噪声的干扰，这样就往往导致监测结果存在误差。同时，试验过程中粘贴声发射探头费时费力，使得试验效率较低。综上所述，现有的岩石破裂过程监测手段存在如下问题:①传统的岩石单轴压缩试验所获得的力学参数对岩石破裂过程的描述不够精确，而现有的监测手段，如电阻率和声发射监测方法，都具有各自的局限性，因而仅仅采用单一的监测手段对岩石破裂过程的判断分析并不准确现有的电阻率监测方法大都受到仪器采样频率低的限制，不能够完整记录岩石破裂瞬间的电阻率变化情况，可能会导致关键信息的丢失，影响分析结果；③现有的声发射监测方法，抵抗外界环境噪音的能力较弱，容易受到周围噪声的干扰，导致监测结果存在误差，同时，试验过程中声发射探头的布设费时费力，使得试验效率很低。为此，专利技术一种联合监测装置，实现对单轴压缩试验条件下、岩样破裂过程中声发射与电阻率的同步实时监测，为岩石破裂过程的试验研究提供一条可行的途径。
技术实现思路
本技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种岩样破裂过程的声发射与电阻率联合监测装置，可以同时进行声发射和电阻率的测量工作，方便快捷，特别适用于小尺寸岩样表面狭小空间条件下的联合监测，解决了由于岩样表面空间狭小，声发射探头和电极布置受限的难题。为实现上述目的，本技术采用下述技术方案:一种岩样破裂过程的声发射与电阻率联合监测装置，包括:声发射-电阻率联合测量系统、应力-应变测量系统、数据处理系统和实时显示系统；所述声发射-电阻率联合测量系统的声发射采集模块和电阻率采集模块与若干声电集成测试探头连接，声发射采集模块和电阻率采集模块将采集到的数据上传给数据处理系统；声电集成测试探头安装在声电集成测试探头夹持装置上，电阻率采集模块还能够接收来自数据处理系统的反馈调节，声发射采集模块和电阻率采集模块通过供电模块供电；所述应力-应变测量系统的应力采集模块与刚性伺服压力机上承压板连接，应变采集模块与下承压板连接；所述应力采集模块与应变采集模块采集到的数据都上传给数据处理系统；数据处理系统将数据处理后通过实时显示系统显示出来。所述声电集成测试探头夹持装置上设有若干个声电集成测试探头，声电集成测试探头前端的电极与岩样的钻孔连接，所述声电集成测试探头的后端通过电缆连接到声发射采集模块和电阻率采集模块，所述声发射采集模块和电阻率采集模块都与数据处理系统连接，所述数据处理系统与实时显示系统连接，所述岩样放置在刚性伺服压力机的两个承压板中间，其中上承压板与应力采集模块连接，下承压板与应变采集模块连接，所述应力采集模块和应变采集模块都与数据处理系统连接，所述声发射采集模块、电阻率采集模块通过供电模块供电。所述声电集成测试探头由电极、电极套管、压电元件、压电元件套管、壳体、低噪音电缆、导线、前置放大器和电缆组成，所述壳体为圆柱形，所述壳体设置在声电集成测试探头的最外层，壳体上端开口中心部位是电极，所述电极套装在电极套管中，所述电极套管外围是压电元件，所述压电元件外围是压电元件套管，压电元件套管外围是壳体，所述压电元件通过低噪音电缆与壳体内底部的前置放大器连接，所述电极通过穿过电极套管底部中间孔的导线与前置放大器连接，电极的信号由导线导出，所述前置放大器通过穿过壳体底部中间孔的电缆将前置放大器处理后的信号和导线传递过来的信号导出，传送给后续的采集>J-U ρ?α装直。所述声电集成测试探头特别适用于在小尺寸岩样表面狭小空间条件下的联合监测。所述壳体是金属制成，一方面可以增加探头强度，另一方面还可以对外界高频信号起到屏蔽作用。所述压电元件前端设计成圆弧状，与圆柱体标准岩样表面更好地接触，方便声发射耦合，所述压电元件制作成空心的圆柱体，电极从压电元件中间的孔中伸出。所述电极套管由绝缘材料制作而成，用来防止电极中的电流对压电元件造成干扰。所述压电元件套管是由吸声材料制成的空心圆柱体。所述压电元件套管和电极套管都起到吸收外界噪声的作用，防止对压电元件产生的信号造成干扰。所述声电集成测试探头夹持装置由探头夹、滑杆、转动机构、主支杆、铰链和底座组成，所述主支杆焊接在底座上，底座起支撑作用，主支杆又分为上下两段，上下两段之间通过铰链相连接，所述主支杆上通过转动机构固定一根滑杆，所述滑杆的一端设有探头夹，所述探头夹用于夹持探头。所述转动机构包括第一螺丝、第一夹具、第一旋钮、锁紧滑块和固定端；其中，第一螺丝的一端与固定端的顶面焊接，第一螺丝的另外一端与第一旋钮旋合，在第一螺丝上还设有锁紧滑块和第一夹具，所述锁紧滑块靠近固定端，所述第一夹具靠近第一旋钮，所述固定端为实心圆柱，所述固定端的曲面部分设有圆孔，圆孔的直径与滑杆的直径一致，所述锁紧滑块套在固定端上，锁紧滑块曲面部分设有两个对称半圆弧，半圆弧的直径与固定端的圆孔的直径一致，第一夹具的固定通过第一螺丝与第一旋钮的旋合来实现。所述探头夹包括第二螺丝、第二夹具、第二旋钮，滑杆与第二螺丝焊接，第二夹具的固定通过第二螺丝与第二旋钮之间的旋合来实现。所述铰链包括螺母和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩样破裂过程的声发射与电阻率联合监测装置，其特征是，包括：声发射?电阻率联合测量系统、应力?应变测量系统、数据处理系统和实时显示系统；?所述声发射?电阻率联合测量系统的声发射采集模块和电阻率采集模块与若干声电集成测试探头连接，声电集成测试探头用于测试被夹持在刚性伺服压力机的岩样的各种信息，声发射采集模块和电阻率采集模块将采集到的数据上传给数据处理系统；声电集成测试探头安装在声电集成测试探头夹持装置上，电阻率采集模块还能够接收来自数据处理系统的反馈调节，声发射采集模块和电阻率采集模块通过供电模块供电；?所述应力?应变测量系统的应力采集模块与刚性伺服压力机上承压板连接，应变采集模块与下承压板连接；所述应力采集模块与应变采集模块采集到的数据都上传给数据处理系统；?数据处理系统将数据处理后通过实时显示系统显示出来。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，李术才，许新骥，刘征宇，聂利超，王静，宋杰，孙怀凤，徐磊，王传武，郝亭宇，周浩，林春金，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：实用新型
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