CN101571516B - 万向式声发射测试传感器固定装置 - Google Patents

万向式声发射测试传感器固定装置 Download PDF

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Abstract

一种万向式声发射测试传感器固定装置，包括径向调位机构、支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件；支撑机构包括主支撑臂和副支撑臂，副支撑臂的一端与主支撑臂固连或铰接，其另一端设置有球头，主支撑臂与副支撑臂的连接处设置有平行度调整件安装结构，基座设置有球形孔。组装方式：两套支撑机构的主支撑臂分别与径向调位机构的两自由端连接，其连接方位是使两套支撑机构的副支撑臂分别位于其主支撑臂的内侧且相对于径向调位机构的中心线轴对称排列，两条副支撑臂的球头分别位于两基座的球形孔中形成万向式转动副，两套声发射测试传感器安装机构分别安装在两基座上，两套平行度调整件分别安装在两条主支撑臂上。

Description

万向式声发射测试传感器固定装置
技术领域
本发明涉及岩石、混凝土等材料的柱状试件力学试验测试中使用的声发射测试传感器固定装置。
背景技术
在岩石力学试验中，对岩石损伤过程等的声发射特征进行测试时，所使用的声发射测试传感器尚无专门的固定装置，目前试验测试普遍采用胶带缠绕或橡皮筋绑扎两种固定方式。由于声发射测试传感器直径通常在5mm～15mm之间，并需用黄油或凡士林等作为耦合剂与被测试件耦合，这导致胶带缠绕和橡皮筋绑扎的固定方式不能保障声发射测试传感器端面与被测试件耦合面的平行度及与被测试件的良好耦合，尤其是形状不规则的试件，更是难于固定。再则，黄油或凡士林等耦合剂易导致胶带粘接性降低或失效，且测试试件径向膨胀变形中胶带易对声发射测试传感器形成较大约束，使其受力增大，甚至使其造成一定损坏；橡皮筋绑扎虽然在试样径向膨胀变形中受拉伸长，可发生一定变形，但该固定方式极易导致声发射测试传感器翻滚，难以保障声发射测试传感器与被测试件的良好接触。此外，上述两种固定方式均需在试验预加荷载前进行，且在试验过程中不能进行调整，并极难使声发射测试传感器精确对位。上述两种固定方式还存在以下问题：(1)难以保障同一批次被测试件测试中声发射测试传感器受力的一致性，而且极易在测试中形成较多伪信号，给测试结果的分析、判断造成了极大困难。(2)对其他变形测试传感器的安装极为不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种万向式声发射测试传感器固定装置，以保障声发射测试传感器与各种形状(规则与不规则的)的被测试件良好接触，提高测试效率和及测试的准确性和真实性。
本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置包括径向调位机构、支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件，支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件均为两套；支撑机构包括主支撑臂和副支撑臂，副支撑臂的一端与主支撑臂固连或铰接，副支撑臂的另一端设置有球头，主支撑臂与副支撑臂的连接处设置有平行度调整件安装结构，基座设置有与副支撑臂的球头匹配的球形孔。上述各部件或构件的组装方式：两套支撑机构的主支撑臂分别与径向调位机构的两自由端连接，其连接方位是使两套支撑机构的副支撑臂分别位于其主支撑臂的内侧且相对于径向调位机构的中心线轴对称排列，两条副支撑臂的球头分别位于两基座的球形孔中形成万向式转动副，两套声发射测试传感器安装机构分别安装在两基座上，两套平行度调整件通过主支撑臂设置的安装结构分别安装在两条主支撑臂上。
本发明对构成上述声发射测试传感器固定装置的部件优选以下结构形式：
1、径向调位机构包括两条弹性体和一根螺杆，两条弹性体的一端分别连接有刚性端头，所述刚性端头上设置有与螺杆匹配的螺孔，螺杆与两刚性端头上的螺孔形成螺旋副。或径向调位机构仅由弹性体构成。
2、基座为矩形或圆形平台，其下部开有插槽，与副支撑臂的球头匹配的球形孔设置基座的上表面；与基座的结构相适应，声发射测试传感器安装机构包括与基座上的插槽匹配的插板、声发射测试传感器安装件和声发射测试传感器固定件；所述插板上设置有插板固定扣或插板固定螺孔，插板插装在基座的插槽内，通过固定扣或螺栓与基座固定；所述声发射测试传感器安装件为开有缺口的圆筒，其与插板固连或与插板为一体化结构，其内径与声发射测试传感器的外径匹配(在实施时，可根据发射测试传感器制作不同内径的圆筒，形成满足测试需要的系列圆筒)；所述声发射测试传感器固定件由开有缺口的圆形弹性片和固定扣或紧固螺钉组成，当声发射测试传感器装入开有缺口的圆筒后，开有缺口的圆形弹性片套在圆筒的缺口部段，通过固定扣或紧固螺钉将声发射测试传感器固定在圆筒内。
3、基座为矩形或圆形平台，其下部开有连接螺孔，与副支撑臂的球头匹配的球形孔设置在基座的上表面；与基座的结构相适应，声发射测试传感器安装机构包括与基座上的连接螺孔匹配的螺纹段、声发射测试传感器安装件和声发射测试传感器固定件，所述螺纹段安装在基座下部的连接螺孔内，通过螺纹连接实现固连，所述声发射测试传感器安装件为开有缺口的圆筒，其与螺纹段固连或与螺纹段为一体化结构，其内径与声发射测试传感器的外径匹配，所述声发射测试传感器固定件由开有缺口的圆形弹性片和固定扣或紧固螺钉组成。
4、平行度调整件由三颗螺钉组成，主支撑臂与副支撑臂的连接处设置的平行度调整件安装结构由设置在主支撑臂上的两个安装螺孔及与主支撑臂铰接且位于两螺孔之间的安装片组成，所述安装片上设置有安装螺孔。
本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置的使用方法：
1、根据被测试件形状和试验测试目的确定声发射测试传感器的数量及在被测试件上的安装位置，将声发射测试传感器安装到声发射测试传感器固定装置中；
2、将被测试件置于试验机上下加载压头之间，将各套声发射测试传感器固定装置中安装的声发射测试传感器分别置于被测试件不同拟测试部位的两侧面，通过径向调位机构使声发射测试传感器紧贴紧贴被测试件；
3、转动基座，使声发射测试传感器固定装置中安装的声发射测试传感器的端面与被测试件耦合表面部位大致平行，然后将与主支撑臂铰接的安装片调整到合适位置，再通过平行度调整件将声发射传感器的端面调至与被测试件耦合表面部位平行。
各声发射测试传感器安装调整符合要求后，则可按预定试验测试方案对需测试试件进行测试。
本发明具有以下有益效果：
1、由于副支撑臂的球头与基座的球形孔形成万向式转动副及径向调位机构含有弹性构件，本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置适用于各种形状的被测试件(规则形状或不规则形状)，在整个测试过程中能使声发射测试传感器紧贴被测试件，并保持声发射测试传感器固定装置中安装的声发射测试传感器端面与被测试件耦合表面相互平行，因而可保证测试结果的真实性，提高测试结果的准确性。
2、由于径向调位机构含有弹性构件，当试验中试件径向膨胀时，不会增大声发射测试传感器的受力，易保障同批次被测试件在测试中声发射传感器受力的一致性，不但可降低伪信号对测试结果影响，还可提高声发射测试传感器的使用寿命。
3、使用本发明所述声发射测试传感器固定装置，便于在试件表面任意位置布置声发射测试传感器，同时还可布置其他变形测试传感器，以便在同一测试过程中对同一被测试试件获得更多不同的测试信息，
4、使用本发明所述声发射测试传感器固定装置，可在对试件预加接触荷载前后任意时段进行声发射测试传感器的安装，还可在试验中对声发射测试传感器进行位置调节。
5、使用方便，安装快速，可提高测试效率。
附图说明
图1是本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置的第一种结构示意图；
图2是本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置的第二种结构示意图；
图3是本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置的第三种结构示意图；
图4是本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置中的主支撑臂所设置的平行度调整件安装结构的示意图；
图5是本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置中的基座的一种结构示意图及基座与副支撑臂的组装图；
图6是图5的俯视图；
图7是图5的右视图；
图8是本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置中的声发射测试传感器安装机构的第一种结构示意图；
图9是图8的俯视图；
图10是本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置中的声发射测试传感器安装机构的第二种结构示意图；
图11是图10的俯视图；
图12是本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置中的基座的又一种结构示意图及基座与副支撑臂的组装图；
图13是图12的剖视图；
图14是本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置中的声发射测试传感器安装机构的第三种结构示意图；
图15是图12中的基座与图14中的声发射测试传感器安装机构的组装示意图。
图中，1-螺杆、2-刚性端头、3-弧形弹性体、4-主支撑臂、5-平行度调整件、6-平行度调整件安装片、7-副支撑臂、8-基座、9-声发射测试传感器安装机构、10-声发射测试传感器、11-被测试件、12-半圆形弹性体、13-平行度调整件安装螺孔、14-球头、15-插槽、16-插板、17-开有缺口的圆筒、18-开有缺口的圆形弹性片、19-传感器固定扣、20-插板固定扣、21-插板固定螺孔、22-传感器紧固螺钉、23-连接螺孔、24-螺纹段。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明所述万向式声发射测试传感器固定装置的具体结构作进一步说明。
实施例1
本实施例中，万向式声发射测试传感器固定装置的结构如图1所示，包括径向调位机构、支撑机构、基座8、声发射测试传感器安装机构9和平行度调整件5，支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件均为两套。
径向调位机构如图1所示，包括两条弧形弹性体3和一根螺杆1，两条弧形弹性体的一端分别连接有刚性端头2，所述刚性端头上设置有与螺杆匹配的螺孔，螺杆与两刚性端头上的螺孔形成螺旋副。支撑机构如图1所示，包括主支撑臂4和副支撑臂7；主支撑臂4用镍钛合金制作，其横截面为长方形，其与副支撑臂的连接处设置有平行度调整件安装结构，所述平行度调整件安装结构如图4所示，由设置在主支撑臂上的两个安装螺孔13及与主支撑臂铰接且位于两螺孔之间的安装片6组成，安装片6上设置有1个安装螺孔13；副支撑臂7用镍钛合金制作，其横截面为圆形，其一端通过螺纹连接固定在主支撑臂上，其另一端设置有球头14(如图1、图7所示)。基座8如图5、图6、图7所示，其整体形状为矩形平台，基座的下部开有插槽15，与副支撑臂的球头匹配的球形孔设置基座的上表面。声发射测试传感器安装机构9如图8、图9所示，包括与基座上的插槽匹配的插板16、开有缺口的圆筒17、开有缺口的圆形弹性片18和固定扣19，所述插板16上设置有插板固定扣20，圆筒17的无缺口端与插板16固连，其有缺口端为自由端，开有缺口的圆形弹性片18套在圆筒的缺口部段，通过固定扣19将声发射测试传感器10固定在圆筒17内。平行度调整件5由三颗螺钉组成。
上述部件和构件的组装方式：两套支撑机构的主支撑臂4分别与径向调位机构的两条弧形弹性体3的自由端连接，其连接方位是使两条副支撑臂7分别位于其主支撑臂的内侧且相对于径向调位机构的中心线轴对称排列；两条副支撑臂的球头14分别位于两基座的球形孔中形成万向式转动副，两套声发射测试传感器安装机构的插板16分别插装在两基座的插槽15中并通过插板固定扣20固定，组成两套平行度调整件5的螺钉别安装在两条主支撑臂4所设置的平行度调整件安装结构的螺孔13中。
实施例2
本实施例中，万向式声发射测试传感器固定装置的结构如图2所示，包括径向调位机构、支撑机构、基座8、声发射测试传感器安装机构9和平行度调整件5，支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件均为两套。
与实施例1不同之处是：1、径向调位机构为半圆形弹性体12(如图2所示)；2、基座8如图12、图13所示，其下部开有连接螺孔23；声发射测试传感器安装机构9如图14所示，包括与基座上的连接螺孔匹配的螺纹段24、开有缺口的圆筒17、开有缺口的圆形弹性片18和紧固螺钉22，螺纹段24安装在基座下部的连接螺孔23内，通过螺纹连接实现与基座8的固连(如图15所示)，开有缺口的圆筒17与螺纹段24为一体化结构，其有缺口端为自由端，开有缺口的圆形弹性片18套在圆筒的缺口部段，通过紧固螺钉22将声发射测试传感器10固定在圆筒17内。
实施例3
本实施例中，万向式声发射测试传感器固定装置的结构如图3所示，包括径向调位机构、支撑机构、基座8、声发射测试传感器安装机构9和平行度调整件5，支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件均为两套。
与实施例1不同之处是：1、径向调位机构如图3所示，包括直杆形弹性体3和一根螺杆1，两条直杆形弹性体的一端分别连接有刚性端头2，所述刚性端头上设置有与螺杆匹配的螺孔，螺杆与两刚性端头上的螺孔形成螺旋副；2、副支撑臂7与主支撑臂4铰接；3、声发射测试传感器安装机构9如图10、图11所示，包括与基座上的插槽匹配的插板16、开有缺口的圆筒17、开有缺口的圆形弹性片18和紧固螺钉22，所述插板16上设置有四个插板固定螺孔21，插板通过螺栓固定在基座的插槽15中，圆筒17与插板16为一体化结构，其有缺口端为自由端，开有缺口的圆形弹性片18套在圆筒的缺口部段，通过紧固螺钉22将声发射测试传感器10固定在圆筒17内。

Claims (8)

1.一种万向式声发射测试传感器固定装置，其特征在于包括径向调位机构、支撑机构、基座(8)、声发射测试传感器安装机构(9)和平行度调整件(5)，支撑机构、基座(8)、声发射测试传感器安装机构(9)和平行度调整件(5)均为两套；
径向调位机构含有弹性构件，支撑机构包括主支撑臂(4)和副支撑臂(7)，副支撑臂的一端与主支撑臂固连或铰接，副支撑臂的另一端设置有球头(14)，主支撑臂与副支撑臂的连接处设置有平行度调整件安装结构，基座设置有与副支撑臂的球头匹配的球形孔；
两套支撑机构的主支撑臂(4)分别与径向调位机构的两自由端连接，其连接方位是使两套支撑机构的副支撑臂(7)分别位于其主支撑臂的内侧且相对于径向调位机构的中心线轴对称排列，两条副支撑臂的球头(14)分别位于两基座的球形孔中形成万向式转动副，两套声发射测试传感器安装机构(9)分别安装在两基座(8)上，两套平行度调整件(5)通过主支撑臂设置的安装结构分别安装在两条主支撑臂(4)上。
2.根据权利要求1所述的万向式声发射测试传感器固定装置，其特征在于径向调位机构包括两条弧形弹性体(3)或两条直杆形弹性体和一根螺杆(1)，两条弧形弹性体或两条直杆形弹性体的一端分别连接有刚性端头(2)，所述刚性端头上设置有与螺杆匹配的螺孔，螺杆与两刚性端头上的螺孔形成螺旋副。
3.根据权利要求1所述的万向式声发射测试传感器固定装置，其特征在于径向调位机构由半圆形弹性体(12)构成。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的万向式声发射测试传感器固定装置，其特征在于基座(8)的下部开有插槽(15)，与副支撑臂的球头匹配的球形孔设置在基座的上表面；
声发射测试传感器安装机构(9)包括与基座上的插槽匹配的插板(16)、声发射测试传感器安装件和声发射测试传感器固定件，所述插板(16)上设置有插板固定扣(20)或插板固定螺孔(21)，所述声发射测试传感器安装件为开有缺口的圆筒(17)，其与插板(16)固连或与插板(16)为一体化结构，其内径与声发射测试传感器(10)的外径匹配，所述声发射测试传感器固定件由开有缺口的圆形弹性片(18)和固定扣(19)或开有缺口的圆形弹性片(18)和紧固螺钉(22)组成。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的万向式声发射测试传感器固定装置，其特征在于基座(8)的下部开有连接螺孔(23)，与副支撑臂的球头匹配的球形孔设置基座的上表面；
声发射测试传感器安装机构(9)包括与基座上的连接螺孔匹配的螺纹段(24)、声发射测试传感器安装件和声发射测试传感器固定件，所述声发射测试传感器安装件为开有缺口的圆筒(17)，其与螺纹段(24)固连或与螺纹段(24)为一体化结构，其内径与声发射测试传感器(10)的外径匹配，所述声发射测试传感器固定件由开有缺口的圆形弹性片(18)和固定扣(19)或开有缺口的圆形弹性片(18)和紧固螺钉(22)组成。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的万向式声发射测试传感器固定装置，其特征在于平行度调整件(5)由三颗螺钉组成，主支撑臂与副支撑臂的连接处设置的平行度调整件安装结构由设置在主支撑臂上的两个安装螺孔(13)及与主支撑臂铰接且位于两螺孔之间的安装片(6)组成，所述安装片(6)上设置有安装螺孔(13)。
7.根据权利要求4所述的声发射测试传感器固定装置，其特征在于平行度调整件(5)由三颗螺钉组成，主支撑臂与副支撑臂的连接处设置的平行度调整件安装结构由设置在主支撑臂上的两个安装螺孔(13)及与主支撑臂铰接且位于两螺孔之间的安装片(6)组成，所述安装片(6)上设置有安装螺孔(13)。
8.根据权利要求5所述的声发射测试传感器固定装置，其特征在于平行度调整件(5)由三颗螺钉组成，主支撑臂与副支撑臂的连接处设置的平行度调整件安装结构由设置在主支撑臂上的两个安装螺孔(13)及与主支撑臂铰接且位于两螺孔之间的安装片(6)组成，所述安装片(6)上设置有安装螺孔(13)。
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