CN114544315A - 一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，包括液氮罐、培养箱、控制器、多路数据记录仪、声发射检测仪和红外扫描热像仪，适用于研究煤岩体在液氮冷浸下的温度传递演化规律和应变规律。通过对煤样进行钻孔、打磨、干燥、粘贴应变片和声发射传感器、打开控制器并测试系统、向培养箱中注入液氮并进行数据采集、结束液氮注入后，常温环境下煤样温度与应变量的恢复特征记录等步骤，可以对不同液氮冷浸次数条件下、不同尺寸的煤样进行实时温度监测，以及相同大小煤样在不同液氮冷浸次数作用下的温度场响应和裂隙演化特征，研究液氮冷浸对煤的破坏损伤机理。

Description

一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及煤炭液氮冷浸领域，具体涉及一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统及其使用方法。

背景技术

在煤炭领域，随着开采煤炭资源深度和开采强度的增加，瓦斯压力和瓦斯储量也随之增加，而煤的渗透率逐渐降低，因此提高煤的渗透率是煤层气开发和天然气高效开采的主要挑战。随之而提出的液氮冷浸法利用液氮制冷原理，使煤样裂隙增加，可以增加煤体渗透率。然而目前的方法并不能反映出在液氮注入，温度下降时煤样的应变情况，使得在实际应用研究时不易掌握煤样应变的情况，从而做出正确的判断。为了研究了解液氮冷浸次数、变质程度及煤样尺寸对煤温度分布和应变的影响，探讨液氮冷浸对煤的破坏损伤机理，基于实际需求，本领域的技术人员致力于发明一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统。

中国专利申请CN109307558A公开了一种煤样液氮温度传递测试装置以及测试方法。该方法即提供一种煤样液氮温度传递测试装置，来研究在液氮不断注入煤样后煤样温度的变化规律。然而该方法仅提出了在液氮注入煤样时如何测量煤样温度，监测煤样温度的变化规律，并没有提出煤样在液氮的不断注入、温度降低后的应变情况以及煤样在液氮冷浸下的损伤情况，在实际应用中不能反映出煤样随着温度的降低而发生的应变情况和损坏情况；且该方法提供的热电偶测温仪在超低温环境下并不能精确快速地测量出温度场的变化情况、反映出温度场的分布情况；不能在实际应用中达到完美的效果。

因此现有技术需要一种能够测量液氮注入煤样时煤样应变量变化情况的方法，来处理在液氮注入煤样时无法掌握煤样应变情况的问题，并且需要一种可以同时精准测量液氮冷浸时煤样的温度场分布、应变、裂隙场演化情况的测试系统，来提高实际应用的效率，提高对煤样在液氮注入时温度场分布、裂隙场演化和应变量变化的掌握程度。

发明内容

本发明的目的是研究煤岩体在冻融条件下的温度场分布、应变、裂隙场演化情况，提供一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统及其使用方法。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，包括液氮罐、培养箱、控制器、多路数据记录仪、声发射检测仪和红外扫描热像仪；

所述控制器为计算机，计算机中安装温度实时记录软件和声波分析软件，计算机分别通过连接线连接多路数据记录仪和声发射检测仪；

所述液氮罐通过液氮注入管连接培养箱，液氮出口处设置自动阀门，培养箱中放置煤样，煤样上放置声发射传感器，声发射传感器通过多路转换线与前置放大器相连接，通过同轴电缆将前置放大器连接在声发射检测仪上，红外扫描热像仪通过转换线连接在多路数据记录仪上。

优选的，所述培养箱整体为透明体，经处理的正方形的煤样放入培养箱内部，煤样上表面的中心有一钻孔，钻孔延伸至煤样的中下部，钻孔处插入半导体式电阻测温仪，声发射传感器放置于煤样上表面的钻孔的右侧，煤样的表面粘贴有应变片，每四个应变片组成一个多轴向45°应变花，也就是四轴向45°应变花。

优选的，煤样的任意三个表面粘贴应变片，未粘贴应变片的一个表面与培养箱的前表面紧贴。

优选的，所述红外扫描热像仪放置于培养箱前表面的外部，其镜头对着培养箱紧贴煤样的一面，镜头可以360°旋转。红外记录仪是用来扫描和记录煤样表面温度和应变演化，将数据传输给多路数据记录仪。

优选的，所述应变片粘贴前先与应变转换线相连接，通过应变转换线连接多路转换线，声发射传感器与应变片共用一条多路转换线，多路转换线内由两套独立的线路分别与声发射传感器和应变片相连，与应变片相连接的多路转换线的线路连接在多路数据记录仪上。

优选的，培养箱包括上盖和箱体，上盖的一侧边与箱体的一侧面顶端连接；上盖的左侧有一个注入孔，其是液氮注入管插入培养箱的通道，液氮注入管与煤样等距离摆放；上盖的中部设有一个测温开孔，正对煤样上表面的钻孔，是半导体式电阻测温仪的探杆插入培养箱的通道，进而插入钻孔的底部，半导体式电阻测温仪的另一端通过温度转换线连接多路数据记录仪；箱体右侧壁设有一个连接孔，是多路转换线由箱体内向外连接的通道。

优选的，所述培养箱内的底部端面上，竖直放置一个液位控制器，用来测量注入培养箱中液氮的高度，其量程值大于煤样的高度值，所述液位控制器紧贴培养箱右侧壁放置。液位控制器也是用透明材质做成的。

一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统的使用方法，应用上述的液氮冷浸实时测温和应变测量系统，具体包括以下步骤:

步骤一.煤样的处理：对煤样进行加工，得到正方体煤样，用钻机对煤样上表面中心进行钻孔，钻孔延伸至煤样的中下部，再将煤样放置于恒温干燥箱中干燥，直至重量不变，以减少水对实验煤样的影响，打磨，然后放入密封袋中备用；

步骤二.应变片和声发射传感器的粘贴与连接，放置煤样：将步骤一中的煤样的任意三个表面安装应变片，应变片安装完毕后，再将声发射传感器安装煤样上表面靠近钻孔位置，再打开培养箱的上盖，将煤样竖直拿起，轻轻地放在培养箱的接近中心位置，使煤样未安装应变片的一面贴紧培养箱的前表面；

步骤三.液氮冷浸实时测温和应变测量系统的准备测试：打开计算机、多路数据记录仪、红外扫描热像仪、声发射检测仪，多路数据记录仪，打开计算机中安装的温度实时记录软件和声波分析软件，设置采集数据的时间间隔，测试测温和应变测量系统是否正常运行；

步骤四.向培养箱中注入液氮并进行数据采集：在测温系统和应变测量系统正常的情况下，保持系统开启，盖上培养箱上盖，液氮注入管从注入孔插入到培养箱的底部，液氮注入管与煤样间隔一定距离摆放；将半导体式电阻测温仪探杆通过箱盖上的测温开孔伸入培养箱内并继续伸入煤样钻孔内，同时目视探杆和煤样的接触程度，确保探杆与煤样钻孔底部轻轻相接触；多路转换线穿过右侧的连接孔连接多路数据记录仪、声发射检测仪；培养箱保持密封状态；

打开液氮罐出口处的自动阀门，通过液氮注入管向培养箱内注入液氮，液氮纯度为99.99％，同时点击计算机软件中的“采集”，开始实时同步采集数据；

观察培养箱侧面与煤样等高位置的液位控制器，始终将液氮控制在与煤样相同高度；

步骤五.结束液氮注入后，常温环境下煤样温度与应变量的恢复特征记录：当煤样温度维持稳定后，关闭液氮罐的自动阀门，停止注入液氮，液氮冷浸结束，竖直将液氮注入管和半导体式电阻测温仪的探杆提出，打开培养箱的上盖，再将半导体时电阻测温仪探杆伸进煤样钻孔内测试；

保持系统的开启，等待煤样在外界室温环境中升温，记录煤试样升温时温度场分布变化和应变量的特征；

步骤六.导出数据：煤样恢复室温并达到平衡状态后，点击计算机软件中的“停止”，停止采集数据，并将实验数据导出或计算；

步骤七：结束本次煤样实验，进行继续测试。

优选的，所述步骤三中，设置的采集数据的间隔时间为1～10秒，以设置时间间隔2秒为宜，一般情况下根据测试的需要设置。测试系统是否正常运行包括：观察培养箱内外部所测温度是否为室温，声波值是否近似与0，从而检查测温系统与声发射装置是否正常运行；同时以极其轻微的力量用手指轻轻点触应变片，观察多路数据记录仪屏幕上应变量模块中应变力曲线的状态，是否出现波动，观察计算机屏幕上的声波曲线是否出现波动，来检查应变测量系统是否正常，确保测温系统和应变测量系统正常。

优选的，计算机中的温度实时记录软件和声波分析软件预先设定计算公式，当应变片受到外力而产生形变时，其电阻值R会随之增加或降低，应力ε与应变片电阻值R的变化量△R的关系为：

△R÷R＝GF*ε

其中，应变系数GF是表示应变片灵敏度的系数；

声发射传感器可以接收煤样表面和内部在发生应变时的声发射信号，将声发源在煤样表面产生的机械振动转换为电信号，后经前置放大器降噪过滤把电信号放大传输给声发射检测仪，来了解煤样的损伤情况，其函数关系如下：

V(t,x)＝U(t,x)*T(t)

其中，t为时间，x为煤样的表面位移，V(t,x)是输出电压，U(t,x)是表面位移波，T(t)是响应函数，即输出电压V(t,x)是表面位移波U(t,x)和它的响应函数T(t)的卷积。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

该系统可以对不同液氮冷浸次数条件下、不同尺寸的煤样进行实时温度监测，研究液氮冷浸作用下不同煤质温度场变化的尺寸效应，以及相同大小煤样在不同液氮冷浸次数作用下的温度场响应和裂隙演化特征，定性且定量表征液氮冷浸下煤的裂隙结构演化特性，揭示液氮冷浸次数、变质程度及煤样尺寸对煤温度分布和应变的影响，研究液氮冷浸对煤的破坏损伤机理。

附图说明

图1为本发明一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统的结构示意图；

图2为本发明一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统的声发射传感器放大图；

图3为本发明一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统的流程图。

图中，1、液氮罐；2、自动阀门；3、液氮注入管；4、注入孔；5、培养箱；6、测温开孔；7、温度转换线；8、连接孔；9、多路转换线；10、计算机；11、连接线；12、连接线；13、多路数据记录仪；14、声发射检测仪；15、同轴电缆；16、转换线；17、液位控制器；18、应变片；19、半导体式电阻测温仪；20、煤样；21、透明培养箱；22、红外扫描热像仪；23、声发射传感器；24、前置放大器。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域的技术人员来说，附图中的某些公知结构及其说明可能省略；术语“上”、“下”、“前”、“后”、“一端”、“另一端”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧面”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接连接，也可以通过媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对应本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图做具体描述。

如图1所示，

一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，包括液氮罐1、培养箱5、控制器10、多路数据记录仪13、声发射检测仪14和红外扫描热像仪22；

所述控制器10为计算机，计算机中安装温度实时记录软件和声波分析软件，计算机分别通过连接线连接多路数据记录仪和声发射检测仪；

所述液氮罐1通过液氮注入管3连接培养箱5，液氮出口处设置自动阀门2，培养箱5中放置煤样20，煤样20上表面钻孔的右侧放置声发射传感器23，声发射传感器23通过多路转换线9与前置放大器24相连接，通过同轴电缆15将前置放大器24连接在声发射检测仪14上，红外扫描热像仪22通过转换线16连接在多路数据记录仪13上。

所述培养箱5整体为透明体，经处理的煤样20放入培养箱5内部，煤样20上表面的中心有一钻孔，钻孔延伸至煤样20的中下部，钻孔处插入半导体式电阻测温仪19，声发射传感器23放置于钻孔的右侧，煤样20的表面粘贴有应变片18，每四个应变片18组成一个四轴向45°应变花，各应变片18之间的夹角为45°。

煤样20的任意三个表面粘贴应变片18，未粘贴应变片18的一个表面与培养箱5的前表面紧贴，下表面与培养箱5的底部上端面接触，剩余的几个表面中任意三个可以粘贴。

所述红外扫描热像仪22放置于培养箱5前表面的外部，其镜头对着培养箱5紧贴煤样的一面，镜头可以360°旋转。

所述应变片18粘贴前先与应变转换线相连接，通过应变转换线连接多路转换线9，声发射传感器23与应变片18共用一条多路转换线9，多路转换线9内由两套独立的线路分别与声发射传感器23和应变片18相连，与应变片18相连接的多路转换线9的线路连接在多路数据记录仪13上。

培养箱5包括上盖和箱体，上盖的一侧边与箱体的一侧面顶端通过螺钉连接；上盖的左侧有一个注入孔4，其是液氮注入管3插入培养箱5的通道，液氮注入管3与煤样20等距离摆放；上盖的中部设有一个测温开孔6，正对煤样20上表面的钻孔，是半导体式电阻测温仪19的探杆插入培养箱5的通道，进而插入钻孔的底部，半导体式电阻测温仪19的另一端通过温度转换线7连接多路数据记录仪13；箱体右侧壁设有一个连接孔8，是多路转换线9由箱体内向外连接的通道。

所述培养箱5内煤样20右侧的底部端面上，竖直放置一个液位控制器17，其量程值大于煤样20的高度值，所述液位控制器17紧贴培养箱5右侧壁放置。液位控制器17也是用透明材质做成的。

实施例

步骤一.煤样20的处理：选取三种不同变质程度的煤样20，煤体变质程度分别为：无烟煤、烟煤和褐煤。其中，煤样20的含水率等级通过干燥箱控制；按照工业标准制备出与转孔机孔径大小相适配的煤样20，并用钻机对煤样20进行钻孔；根据GB/T212-2008“煤炭工业分析方法”标准的要求，对直径为80mm左右、长度为100mm左右的圆柱形煤样进行加工，制成边长为60mm的正方体煤样；用直径为6mm，深度为55mm的钻机对煤样一面中心进行钻孔，并取该钻孔表面为上表面；为了便于声发射传感器23的安装，对煤样20表面用砂纸进行打磨，除去打磨灰尘后置于恒温箱进行干燥，直至重量不变，以减少水对实验煤样的影响，然后放入密封袋中备用。

步骤二.应变片18和声发射传感器23的粘贴与连接、放置煤样20：将步骤一中的煤样20的任意三个表面安装应变片18，4枚应变片组成一个多轴向应变花，接着将应变花用610型环氧酚醛树脂粘贴剂粘贴，应变片18粘贴前先与应变转换线相连接，通过应变转换线连接多路转换线9。

应变片18安装完毕后，将耦合剂涂抹在煤样上表面中心靠近钻孔的地方，然后将声发射传感器23轻轻放上，放上声发射传感器23之后将其轻轻平移，使耦合剂分布均匀，将声发射传感器23与多路转换线9相连接，多路转换线9的长度一般不小于1.5米，也可以根据实际需要设定。

打开培养箱5的上盖，将煤样20竖直拿起，轻轻地放在培养箱5的中心位置，使煤样20未安装应变片18的一面贴紧培养箱5的前表面；

步骤三.液氮冷浸实时测温和应变测量系统的检测测试：打开计算机、多路数据记录仪13、红外扫描热像仪22、声发射检测仪14，打开计算机中安装的温度实时记录软件和声波分析软件，设置采集数据的时间间隔为2s，也可以根据每个测试实验的不同安装实际需要设置。检查和测试测温和应变测量系统是否正常运行，包括：观察培养箱5内外部所测温度是否为室温，声波值是否近似于0，从而检查测温系统与声发射检测仪14是否正常运行；同时以极其轻微的力量用手指轻轻点触应变片18，观察多路数据记录仪13屏幕上应变量模块中应变力曲线的状态，是否出现波动，来检查应变测量系统是否正常，最终确保测温系统和应变测量系统正常。

步骤四.向培养箱5中注入液氮并进行各项数据采集：在测温系统和应变测量系统正常的情况下，保持系统开启，盖上培养箱5上盖，液氮注入管3从注入孔4插入到培养箱5的底部，液氮注入管3与煤样20间隔一定距离摆放；将半导体式电阻测温仪19的探杆通过箱盖上的测温开孔6伸入培养箱内并继续伸入煤样20的钻孔内，同时目视探杆和煤样的接触程度，确保探杆与煤样20钻孔底部轻轻相接触；多路转换线9穿过右侧的连接孔8连接多路数据记录仪13、声发射检测仪14。培养箱5保持密封状态，各个孔和上盖处可以通过设置密封圈使其密封。

打开液氮罐1出口处的自动阀门2，通过液氮注入管3向培养箱5内注入液氮，液氮纯度为99.99％，同时点击计算机软件中的“采集”，开始实时同步采集数据；

由于液氮的气化，部分气化的液氮进入煤样裂隙，进一步撑大裂隙，加速裂隙发育，从而使煤样产生应变；

观察培养箱5右侧放置的液位控制器17上显示的液氮高度，始终将液氮控制在与煤样20相同高度。

步骤五.结束液氮注入后，常温环境下煤样20温度与应变量的恢复特征记录：当煤样20温度维持稳定后，关闭液氮罐1的自动阀门2，停止注入液氮，液氮冷浸结束，竖直将液氮注入管3提出，竖直将半导体式电阻测温仪19的探杆提出，打开培养箱5上盖，再将半导体时电阻测温仪19的探杆伸进煤样20钻孔内，按照步骤四中插入钻孔的方式；

保持系统的开启，等待煤样20在外界室温环境中升温，记录煤样升温时温度场分布变化和应变量的特征。

步骤六.导出数据：煤样20恢复室温并达到平衡状态后，点击计算机软件中的“停止”，停止采集数据，多路数据记录仪、声发射检测仪、红外扫描热像仪的数据都可传输给计算机中的软件，并将实验数据导出，或者按照预设的公式计算结果。

步骤七：结束本次煤样20实验，如果继续进行不同液氮冷浸次数的测量实验和其余变质程度煤样的测量实验，只需重复以上步骤二至步骤六即可。

如果完全结束实验，关闭各个仪器、设备开关，取出半导体式电阻测温仪19的探杆，卸下各个部件之间的转换线和连接线；将煤样20竖直取出，卸掉声发射传感器，将所有仪器、设备进行整理保存。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，包括液氮罐、培养箱、控制器、多路数据记录仪、声发射检测仪和红外扫描热像仪；

所述控制器为计算机，计算机中安装温度实时记录软件和声波分析软件，计算机分别通过连接线连接多路数据记录仪和声发射检测仪；

所述液氮罐通过液氮注入管连接培养箱，液氮出口处设置自动阀门，培养箱中放置煤样，煤样上放置声发射传感器，声发射传感器通过多路转换线与前置放大器相连接，通过同轴电缆将前置放大器连接在声发射检测仪上，红外扫描热像仪通过转换线连接在多路数据记录仪上。

2.根据权利要求1所述的一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，所述培养箱整体为透明体，经处理的煤样放入培养箱内部，煤样上表面的中心有一钻孔，钻孔延伸至煤样的中下部，钻孔处插入半导体式电阻测温仪，声发射传感器放置于煤样上表面钻孔的右侧，煤样的表面粘贴有应变片，每四个应变片组成一个多轴向45°应变花。

3.根据权利要求2所述的一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，煤样的任意三个表面粘贴应变片，未粘贴应变片的一个表面与培养箱的前表面紧贴。

4.根据权利要求3所述的一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，所述红外扫描热像仪放置于培养箱前表面的外部，其镜头对着培养箱紧贴煤样的一面，镜头可以360°旋转。

5.根据权利要求2所述的一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，所述应变片粘贴前先与应变转换线相连接，通过应变转换线连接多路转换线，声发射传感器与应变片共用一条多路转换线，多路转换线内由两套独立的线路分别与声发射传感器和应变片相连，与应变片相连接的多路转换线的线路另一端连接在多路数据记录仪上。

6.根据权利要求2所述的一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，培养箱包括上盖和箱体，上盖的一侧边与箱体的一侧面顶端连接；上盖的左侧有一个注入孔，其是液氮注入管插入培养箱的通道，液氮注入管与煤样间隔一定距离摆放；上盖的中部设有一个测温开孔，正对煤样上表面的钻孔，是半导体式电阻测温仪的探杆插入培养箱的通道，进而插入钻孔的底部，半导体式电阻测温仪的另一端通过温度转换线连接多路数据记录仪；箱体右侧壁设有一个连接孔，是多路转换线由箱体内向外连接的通道。

7.根据权利要求6所述的一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，所述培养箱内底部端面上竖直放置一个液位控制器，其量程值大于煤样的高度值，所述液位控制器紧贴培养箱右侧壁放置。

8.一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统的使用方法，应用权利要求1至7任一项所述的液氮冷浸实时测温和应变测量系统，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤:

步骤一.煤样的处理：对煤样进行加工，得到正方体煤样，用钻机对煤样上表面中心进行钻孔，钻孔延伸至煤样的中下部，将煤样打磨后放置于恒温干燥箱中干燥，直至重量不变，以减少水对实验煤样的影响，然后放入密封袋中备用；

步骤二.应变片和声发射传感器的粘贴与连接，放置煤样：将步骤一中的煤样的任意三个表面安装应变片，应变片安装完毕后，再将声发射传感器安装在煤样上表面靠近钻孔位置，后将煤样放入培养箱的中心位置，未安装应变片的一面贴紧培养箱的前表面；

步骤三.液氮冷浸实时测温和应变测量系统的准备测试：打开计算机、多路数据记录仪、红外扫描热像仪、声发射检测仪，多路数据记录仪，打开计算机中安装的温度实时记录软件和声波分析软件，设置采集数据的时间间隔，测试测温和应变测量系统是否正常运行；

步骤四.向培养箱中注入液氮并进行数据采集：在测温系统和应变测量系统正常的情况下，保持系统开启，盖上培养箱上盖，液氮注入管从注入孔插入到培养箱的底部，液氮注入管与煤样间隔一定距离摆放；将半导体式电阻测温仪探杆通过箱盖上的测温开孔伸入培养箱内并继续伸入煤样钻孔内，同时目视探杆和煤样的接触程度，确保探杆与煤样钻孔底部轻轻相接触；多路转换线穿过右侧的连接孔连接多路数据记录仪、声发射检测仪；培养箱保持密封状态；

打开液氮罐出口处的自动阀门，通过液氮注入管向培养箱内注入液氮，液氮纯度为99.99％，同时点击计算机软件中的“采集”，开始实时同步采集数据；

观察培养箱侧面与煤样等高位置的液位控制器，始终将液氮控制在与煤样相同高度；

步骤五.结束液氮注入后，常温环境下煤样温度与应变量的恢复特征记录：当煤样温度维持稳定后，关闭液氮罐的自动阀门，停止注入液氮，液氮冷浸结束，竖直将液氮注入管和半导体式电阻测温仪的探杆提出，打开培养箱的上盖，再将半导体时电阻测温仪探杆伸进煤样钻孔内测试；

保持系统的开启，等待煤样在外界室温环境中升温，记录煤试样升温时温度场分布变化和应变量的特征；

步骤六.导出数据：煤样恢复室温并达到平衡状态后，点击计算机软件中的“停止”，停止采集数据，并将实验数据导出或计算；

步骤七：结束本次煤样实验，进行继续测试。

9.根据权利要求书8所述的一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统的使用方法，其特征在于，所述步骤三中，设置的采集数据的间隔时间为1～10秒，测试系统是否正常运行包括：观察培养箱内外部所测温度是否为室温，声波值是否近似于0，从而检查测温系统与声发射检测仪是否正常运行；同时以极其轻微的力量用手指轻轻点触应变片，观察多路数据记录仪屏幕上应变量模块中应变力曲线的状态，是否出现波动，观察计算机屏幕上的声波曲线是否出现波动，来检查应变测量系统是否正常，确保测温系统和应变测量系统正常。

10.根据权利要求书8所述的一种液氮冷浸实时测温和应变测量系统的使用方法，其特征在于，计算机中的温度实时记录软件和声波分析软件预先设定计算公式，当应变片受到外力而产生形变时，其电阻值R会随之增加或降低，应力ε与应变片电阻值R的变化量△R的关系为：

△R÷R＝GF*ε

其中，应变系数GF是表示应变片灵敏度的系数；

声发射传感器可以接收煤样表面和内部在发生应变时的声发射信号，将声发源在煤样表面产生的机械振动转换为电信号，后经前置放大器降噪过滤把电信号放大传输给声发射检测仪，来了解煤样的损伤情况，其函数关系如下：

V(t,x)＝U(t,x)*T(t)

其中，t为时间，x为煤样的表面位移，V(t,x)是输出电压，U(t,x)是表面位移波，T(t)是响应函数，即输出电压V(t,x)是表面位移波U(t,x)和它的响应函数T(t)的卷积。

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