CN1030232C - 声发射器排噪法 - Google Patents

Abstract

声发射衰减器排噪法及其装置，属声发射技术领域，解决的技术问题是岩石单轴压缩声发射实验排除噪音、提高检测精度及可靠性。由于试件端部产生的噪音、加载设备产生的噪音与试件本身的声发射信号相似。且噪音与试件真实的声发射信号迭加在一起。因此用现有的各种排噪措施还不能排除加载系统和试件端部所产生的噪音。主要技术特征是在试件两端粘接金属端冒块，在其两端的端冒块上安装衰减器。适用于声发射方法测量岩石地应力。

Description

本发明属声发射技术领域。

在现有技术中，欲利用岩石声发射的凯瑟效应来测量地应力，则必须在岩石单轴压缩声发射实验中排除各种噪音，检测出岩石真实的声发射信号。排噪效果的好坏，将直接影响到测量结果的可靠性和精度。当今国内外许多研究者对排噪问题已进行了大量的研究工作，力求寻找出一种可靠的排噪方法。目前已有的排噪措施有如下几种：

（1）.利用声发射仪的频率、振幅、前沿等监测功能排噪;

（2）.改进加载设备，减少加载系统的噪音;

（3）.利用声发射仪的定位功能排噪;

（4）.岩石试件两端预铸端冒，减少端部噪音;

（5）.岩石试件两端加软垫，减少端部噪音。

以上排噪措施可综合使用，如将（1）、（2）、（3）、（4）及（1）、（2）、（3）、（5）项同时使用。然而这些措施都有利有弊，即使同时使用多种措施，其排噪的效果还不够好。现对以上排噪措施的不利之处逐项分析如下：

第一项措施的不利之处：由于试件端部产生的噪音及加载设备各种活动联接部位、高压油通过阀门等产生的噪音与试件本身产生的声发射信号相似，并且噪音还会与试件真实的声发射信号迭加在一起。因此用频率、振幅、前沿等鉴别功能还不能排出加载系统和试件端部产生的噪音。

第二项措施的不利之处：改进加载设备，耗资费用大，如有的单位的作法，是将材料试验机的油泵搬出声发射实验室外，用蛇形软管将油接入试验机，改进活塞等。这种措施不能消除环境噪音，如汽车开动、工作人员走动等。因此，则需在夜间做实验。此外，若加载系统中有一个活动环节，如力传感器与加载压头不是一个整体，则仍可能产生摩擦噪音。

第三项措施的不利之处：声发射仪定位排噪是根据各换能器接收声发射信号的时间差来识别声发射的位置是否处于检测区内。但当试件端部及端部以外的噪音信号较多时，以及试件中部的声发射信号较多时，各种信号迭加在一起，相继传送到换能器，而使时间差混乱。因此定位措施极易产生误计，导致定位排噪不可靠。

第四项措施的不利之处：用水泥、环氧聚酰胺按一定比例配合后，浇铸到岩石试件的两端，使试件两端的面积增大，减少了端部应力集中。但这项措施仍不能消除端部的摩擦噪音，且使用不方便。

第五项措施的不利之处：在试件的两端加软垫，如聚四氟乙烯、橡胶等，虽然使用方便，但是软垫易变形、压环，易使试件端部受到张力作用，而产生噪音。此外端部应力集中、摩擦和加载系统的噪音仍然不少，因此软垫排噪亦不可靠。

本发明的目的：鉴于目前已有的排噪措施具有很多弊端，特设计研制声发射衰减器排噪法及其装置，解决的技术问题是岩石单轴压缩声发射实验排除噪音、提高检测精度及可靠性。

由于试件端部产生的噪音、加载设备产生的噪音与试件本身的声发射信号相似，且噪音还与试件真实的声发射信号迭加在一起。因此，用现有的各种排噪措施还不能排除加载系统和试件端部所产生的噪音。本发明的主要技术特征是在试件两端粘接金属端冒块，并在其两端的端冒块上安装衰减器。适用于声发射方法测量岩石地应力。

本发明的内容：一种声发射衰减器排噪法及其装置，由材料试验机压头（1）、力传感器（2）、衰减器（3）、端冒块（4）、环氧胶和纱布（5）、试件（6）、材料试验机压头（7）、球座（8）、衰减器（9）、端冒块（10）、环氧胶和纱布（11）、声发射换能器（12）组成，其特征是设计制作衰减器、端冒块和定位套（13）;对端部噪音及加载系统噪音的消除方法，该方法包括以下工艺步骤：

（1）.在试件两端粘接金属端冒块，消除端部噪音。

a.磨平试件端部，两端面的不平度不大于0.1毫米，铲去上一轮实验时粘在端冒块上的胶层，然后用粗砂纸磨光粘接面，并用丙酮清洗试件和端冒块的粘接面。

b.按比例调好914快干胶，均匀地涂少许914快干胶于试件的一端面上，然后把试件粘合在端冒块上，旋转几圈使胶液均匀且薄，套上对中心的定位套（两个半园），用弹力橡筋圈固定定位套，压上另一个端冒块。

c.待914块干胶固化3～4小时后，取下定位套，将纱布剪成1厘米宽的布条，调好环氧类通用胶，在纱布上涂少许胶液，并在试件与压块交接面处涂上较多的胶液，再用涂有胶液的纱布缠绕，使胶和纱布混合，在其交接面的园周缠绕成约45°锥面。

d.待环氧类通用胶接固化24小时后，按a、b、c的步骤粘接另一端面，再在常温下固化3～4天，亦可加温固化，以便缩短固化时间。

（2）.在端冒块（4）的下面及端冒块（10）的上面安装衰减器（3）和（9），消除加载系统噪音。

（3）.衰减器、力传感器（2）及球座（8）的组装要求其轴线对准，消除偏心负载。

端冒块和定位套的制作：端冒块（4）和（10）为一园形凸台，采用不易产生声发射的金属材料机加工制作;定位套（13）的内园周与端冒块凸台的外园周相配合，定位套的上盖园孔与试件相配合，定位套是沿上盖表面园心中线铣成两个半园，用金属材料（或用ABS塑料）机加工制作。

应用实例。采用声发射衰减器排噪法及其装置对溪落渡水电站玄武岩作地应力实验，做了岩石试件27个，结果表明除5个用肉眼能看到明显裂隙的试件之外，其余的在加荷应力达到地应力之前，都没有声发射信号，根据凯瑟效应可知该实验是完全排除了噪音。

本发明与现有技术相比所具有的优点或效果：

1.排噪可靠，提高了检测数据的可靠性和精度;

2.操作容易;

3.检测声发射信号的灵敏度高;

4.不需定位，简化了声发射仪，消除了因定位而引起的误计，且对试件的长度可取短一些;

5.不需改造加载设备，对实验室的环境条件要求不高;

6.制造衰减器、端冒块及定位套的费用较低。

附图及图面说明：

图1.声发射衰减器排噪法装置图。

图2.端冒块与试件粘接部件图。

图3.定位套俯视图（两个半园）。

图4.定位套B-B向视图。

图5.端冒块俯视图。

图6.端冒块A-A剖视图。

图中序号：（1）材料试验机压头、（2）力传感器、（3）衰减器、（4）端冒头、（5）环氧胶和纱布、（6）试件、（7）材料试验机压头、（8）球座、（9）衰减器、（10）端冒块、（11）环氧胶和纱布、（12）声发射换能器、（13）定位套。

实现本发明的最好方式：

衰减器部件采用重庆建筑工程学院岩土研究所研制的产品，端冒块选用不易产生声发射的金属材料机加工制作，定位套采用金属材料（或非金属材料ABS塑料）机加工制作，对衰减器、力传感器及球座三个部件的外径要求尽可能相同，以便组装时使其轴线对准。凡具有机加工设备的单位即能完成制作、组装，以及具有压力机、声发射仪的实验室即能完成测试。一般技术人员能够实现。

Claims (1)

1. 一种声发射器排噪法，其装置由材料试验机压头(1)、力传感器(2)、衰减器(3)、端冒块(4)、环氧胶和纱布(5)、试件(6)、材料试验机压头(7)、球座(8)、衰减器(9)、端冒块(10)、环氧胶和纱布(11)、声发射换能器(12)组成，其特征是设计制作衰减器、端冒块和定位套(13)，端冒块和定位套的制作：端冒块(4)和(10)为一圆形凸台，采用不易产生声发射的金属材料机加工制作；定位套(13)的内圆周与端冒块凸台的外圆周相配合，定位套的上盖圆孔与试件相配合，定位套是沿上盖表面圆心中线铣成两个半圆，用金属材料或用ABS塑料机加工制作；对端部噪音及加载系统噪音的消除方法，该方法包括以下工艺步骤：

   a、磨平试件端部，两端面的不平度不大于0.1毫米，铲去上一轮实验时粘在端冒块上的胶层，然后用粗砂纸磨光粘接面，并用丙酮清洗试件和端冒块的粘接面；

   b、按比例调好市售产品914快干胶，A管胶体积比B管胶体积等于4比1，均匀地涂少许914快干胶于试件的一端面上，然后把试件粘合在端冒块上，旋转几圈使胶液均匀且薄，套上对中心的定位套，将两个半圆的定位套用弹力橡筋圈固定，压上另一个端冒块；

   c、待914快干胶固化3～4小时后，取下定位套，将纱布剪成1厘米宽的布条，调好环氧类通用胶，在纱布上涂少许胶液，并在试件与压块交接面处涂上较多的胶液，再用涂有胶液的纱布缠绕，使胶和纱布混合，在其交接面的圆周缠绕成约45°锥面；

   d、待环氧类通用胶接固化24小时后，按a、b、c的步骤粘接另一端面，再在常温下固化3～4天，亦可加温固化，以便缩短固化时间，即通过a、b、c、d步骤消除端部噪音；

   在端冒块(4)的下面及端冒块(10)的上面安装衰减器(3)和(9)，消除加载系统噪音；

   对衰减器、力传感器(2)及球座(8)的组装要求其轴线对准。

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