CN204479520U - 岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，包括定位装置框架、安装传感器的安装座、将传感器固定于安装座内的固定组件和将安装座安装于定位装置框架上的安装机构，所述定位装置框架为矩形环状框架，在其四个方向的框架壁面上至少在一对相对的框架壁面上设计有用于安装安装机构的缝槽，且位于不同框架壁面上的缝槽位于矩形环状框架的同一截平面内；所述安装座为内腔与传感器外缘相匹配的筒体结构，筒体壁上设计有传感器接线引出缺口；所述安装机构为可自动轴向调整安装座位置的安装机构，至少为两副，且两两相向设置。本实用新型既可适用于规整截面试件的测试，也可适用于不规整截面试件的测试。

Description

岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置

技术领域

本实用新型涉及岩石、混凝土等材料试件力学试验测试技术领域，特别涉及在岩石、混凝土等材料试件损伤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，对岩石损伤过程中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。声发射测试传感器直径通常在5mm-15mm之间，测试试验中，为了使声发射测试传感器与被测试件更好地耦合，通常需使用黄油或凡士林等作为耦合剂，涂抹于声发射测试传感器端面与被测试件之间。但这些措施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，且在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。

为了克服上述问题，发明人先后研究开发出了声发射测试传感器固定装置(ZL200910059594.2)和万向式声发射测试传感器固定装置(ZL200910059593.8)，两个固定装置的基本结构均为：用于安装声发射测试传感器的两个基座分别安装在与联接杆两端固定联接的悬臂杆的自由端，安装在悬臂杆自由端的两个声发射测试传感器的端面相互平行。在这两种声发射测试传感器固定装置的使用中，发明人发现它们并不能很好地解决发明设想所要解决的问题。其原因在于，试件在试验测试过程中，从加载开始直至破坏的整个测试过程，试件变形一直在发生变 化，安装传感器的两个臂杆自由端的声发射测试传感器，由于联接杆两端固定联接悬臂杆的联接长度在试件整个试验测试过程中是固定不变的，因而会导致传感器的端面会由初始的平行状态，变化为不平行的“八子”状态，这不仅难以保证传感器与试件相贴合部位为传感器端平面中心，而传感器的端面正中心则是信号监测有效部位，由于传感器端面正中心未能与被测试件有效接触，导致测量信号不准，甚至导致无法测得信号。除此之外，更为重要的是对于需要两对以上的声发射测试传感器进行测试的不规整截面样品试件，不能很好地胜任试件的测试。尽管ZL200910059593.8公开的万向式声发射测试传感器固定装置，可以对传感器端平面的方向进行调整，但实际操作中试验人员仍难以保证调整后传感器端平面中心与试件表面有效接触，更无法保证调整后两个对称传感器端平面中心的连线通过试件的设定测试方向，并会导致与控制软件中的设置位置不一致，因而仍未能完全确保测试成功和结果的可靠性。由于传感器安放位置在控制软件中设置有准确位置，对于圆柱形试件正好通过试件直径，方形试件正好通过截面中心，但已有的这两种固定装置都难以确保安装时与控制程序中的设置一致，因而导致测得的结果不准，与实际差异较大。此外，这两种固定装置，对于需要两对以上的声发射测试传感器进行测试的不规则样品试件，不能完成样品试件的测试。

发明内容

针对现有技术的声发射测试传感器固定装置存在的不足，本实用新型的目的旨在提供一种新结构的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，以确保相向设置的声发射测试传感器端平面中心相对，并确保与控制软件中设置的位置一致，提高测试效率、测试的准确性和真实性。

本实用新型提供的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其构成主要包括定位装置框架、安装声发射测试传感器的安装座、将声发射测试传感器固定于安装座内的固定组件和将安装座安装于定位装置框架上的安装机构，所述定位装置框架为矩形环状框架，在其四个方向的框架壁面至少在一对相对的框架壁面上设计有用于安装安装机构的缝槽，且位于不同框架壁面上的缝槽位于矩形环状框架的同一截平面内；所述安装座为内腔与声发射测试传感器外缘相匹配的筒体结构，筒体壁上设计有传感器接线引出缺口；所述安装机构为可自动轴向调整安装座位置的安装机构，至少为两副，且两两相向设置，通过缝槽安装于矩 形环状框架上，使相向设置的传感器端平面中心相对，位于一条线上。

在本实用新型的上述技术方案中，所述定位装置框架为整体式矩形环状框架或组装式矩形环状框架。

在本实用新型的上述技术方案中，最好在所述安装缝槽的上方或下方设计标识安装机构安装位置的标尺，以明确安装机构的安装位置，提高安装机构的方便性。

在本实用新型的上述技术方案中，所述固定组件除了可设计成由将声发射测试传感器箍置在安装座上的开口环形弹簧片和将开口环形弹簧片开口锁紧的锁紧结构构成外，还可设计成其他结构形式。所述锁紧结构可以采用卡扣锁紧结构、螺栓螺母锁紧结构或其他形式的锁紧结构。

在本实用新型的上述技术方案中，作为安装座的所述筒体，其筒体壁上设计的缺口，不仅作为供传感器接线引出的缺口，对于通过开口环形弹簧片将声发射测试传感器固定于安装座内的结构，筒体的缺口还是该固定结构构成部分。筒体的缺口不宜过大，缺口角度一般不大于120度。

在本实用新型的上述技术方案中，所述安装机构可优先考虑设计成：所述安装机构包括与安装座固定联接的滑动杆，套置在滑动杆外、一端作用于安装座、另一端作用于定位装置框架内壁的弹簧和安装滑动杆的支座，所述支座为导向筒结构支座，导向筒的外径与安装缝槽的宽度相匹配，外壁面上加工有螺纹，通过位于定位装置框架壁内外的螺母构成的螺纹副安装固定在安装缝槽内，内径与滑动杆的外径配合构成滑动副，滑动杆可轴向滑动地安装在作为支座的导向筒内，滑动杆外伸于导向筒外的杆体上设计有限制滑动杆轴向滑动的限位结构。

在上述安装机构中，限制滑动杆向内滑动位置的限位结构，可设计成由滑动杆上的螺纹和与之相匹配的螺母构成的螺杆螺母限位结构，也可设计成由滑动杆上的销孔和与之相匹配的销钉构成的销孔销钉限位结构，或其他结构形式。滑动杆与声发射测试传感器安装座固定联接的方式，可采取焊接联接，也可采取螺纹副联接。

在上述安装机构中，最好在作为支座的导筒外设计有指向设置在安装缝槽上方或下方标尺的标识，以确定安装机构的位置。

在本实用新型的上述技术方案中，为了便于声发射测试传感器接线的布置， 可在定位装置框架上设计声发射测试传感器接线外引槽孔。

本实用新型提供的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，是发明人在先前提出的声发射测试传感器固定装置(ZL200910059594.2)和万向式声发射测试传感器固定装置(ZL200910059593.8)的实际使用过程中发现它们，不仅难以保证传感器与试件相贴合部位为传感器端平面中心，还难以保证安放位置正好使传感器的端平面中心通过试件设定测试方向，而传感器安放位置在控制软件中设置有准确位置，由于固定装置难以确保试件安装时，使传感器端平面中心位置与控制程序中设置的位置一致，因而导致测得的结果不准，与实际差异较大等问题，更为重要的是，对于需要两对以上的声发射测试传感器进行测试的不规则样品试件，不能很好地胜任样品试件测试。

本实用新型提供的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，通过在整体环形结构定位装置框架的同一截平面相互垂直的两个方向上安装四副可自动轴向调整安装座位置的安装机构，不仅保证了安装在安装座内的声发射测试传感器与圆柱形试件柱面贴合的部位始终为传感器的端面中心，还保证了传感器安装位置与控制程序中设置的位置一致，即两两对称安装的四个声发射测试传感器的端面中心正好通过设定测试方向，这不仅能在同一个试件试验过程中获得尽可能多的测量信息，且能确保试件安装测试时，传感器端平面中心位置与控制程序中设置位置一致，从而确保了测试效率、测试的准确性和真实性。本实用新型提供的固定装置，不仅可以保证传感器安装位置与程序设置位置一致，还可以确保涂抹耦合剂过程中传感器位置始终处于预定位置，且确保传感器中心与试件处于良好耦合状态。发明人在先公开的ZL200910059594.2号固定装置和ZL200910059593.8号固定装置，虽然可以在声发射测试传感器安装在试件上之前或之后通过涂抹耦合剂，力求使传感器端平面中心与试件处于良好耦合状态，获得准确和真实的测试信息，但不论在安装之前涂抹还是在安装之后涂抹，都不能很好地达到愿望。在安装之前涂抹既不能保证安装好的两个传感器端面的中心连线通过圆柱形试件的直径或矩形试件截面的中心，也不能确保传感器与圆柱形试件柱面贴合位置为传感器的中心；安装之后再涂抹，则会在涂抹过程中引起传感器安装位置变动，不仅会使传感器与试件接触的部位不是传感器的中心，还会使两个传感器偏离预定位置，与控制程序中设置不一致。两种涂抹方式均会导致 测试结果不准或无法有效测试。

本实用新型特别设计的安装机构，是一种可自动轴向调整安装座位置的安装机构，位于安装座与定位装置框架内壁面之间套置在滑动杆外的弹簧，不仅保证了传感器端面与试件表面保持紧密接触，还保证了试件在试验中径向膨胀时，不会增大声发射测试传感器的受力，同时能保障在同批次测试试件在测试中声发射测试传感器受力的一致性。这不但可降低伪信号对测试结果影响，还因而可提高声发射测试传感器的使用寿命。而发明人在先公开的固定装置，由于固定两个声发射测试传感器的两个平行悬臂杆是由连接杆连接在一起，当两个声发射测试传感器在试件上安装后，该连接杆位于试件一侧，当试件在测试中突然破坏时，固定装置与两个声发射测试传感器构成的整体会向连接杆所在侧摆动，可能会发生该侧撞向试验机加载架上，导致传感器损坏或测试精度下降。本实用新型由于是整体式结构，试验中套置在试件外，当试件突然破坏时，固定装置会悬在测试半空，可避免撞到试验机上，从而可以更有效低保护传感器。

试件在试验测试过程中，从加载开始直至破坏的整个测试过程，试件变形一直在发生变化，发明人在先公开的固定装置，由于固定联接悬臂杆的联接杆联接长度在试件整个试验测试过程中是固定不变的，安装传感器的两个悬臂杆，会由初始的平行状态，变化为不平行的“八子”状态，导致传感器端平面中心与试件中心耦合的有效性降低，影响测试准确性。本实用新型的传感器是通过安装座、安装机构安装在定位装置框架上，在试件变形过程中，与传感器固定联接的滑动杆在作为安装支座的导向筒内可自由伸缩，由于套置在滑动杆外的弹簧作用，测试传感器与被测试件始终处于最佳耦合状态，克服了现有技术固定装置存在的上述缺陷。本实用新型的固定装置还兼具发明人在先公开的固定装置的优点(万向式的任意调节除外)。

使用本实用新型提供的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置对试件进行测试试验，由于安装机构为可横向调整安装位置的安装在定位装置框架壁面安装缝槽中，可保证相向设置的两个声发射测试传感器端平面中心可根据试件形状进行调整，和根据试件的大小增减传感器的设置数量，克服了现有技术的定位装置，不能根据试件形状进行调整，对于需要两对以上的声发射测试传感器进行测试的不规整截面试件，不能很好地胜任样品试件测试的问题。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的俯视结构示意图，装置框架为整体框架，试件断面为非规整矩形面。

图2是图1所示固定装置的主视结构示意图。

图3是图1所示固定装置的主视剖视结构示意图。

图4是传感器安装座与滑动杆联接关系结构示意图。

图5是图4的俯视结构示意图。

图6是传感器固定在安装座上的一种固定方式结构示意图。

图7是传感器固定在安装座上的另一种固定方式结构示意图。

图8是本实用新型另一个实施例的俯视结构示意图，装置框架为组装式框架，试件断面为规整矩形面。

图9-1是图8中组装式框架的一种组装结构的俯视局部放大示意图。

图9-2是图9-1的后视结构示意图。

图9-3是图9-1另一种连接结构的后视结构示意图。

图10-1是图8中组装式框架的另一种组装结构的俯视局部放大示意图。

图10-2是图10-1的后视结构示意图。

图10-3是图10-1另一种连接结构的后视结构示意图。

图11-1是本实用新型一个实施例的下方剖视俯视结构示意图，试件断面为大尺寸的圆柱台，用平行设置的两套固定装置固定试件台平面，装置框架为整体框架。

图11-2是图11-1的侧视结构示意图。

图11-3是图11-1的正视结构示意图。

上述附图各图示标号标识对象分别为：1-定位装置框架；2-安装支座；3-滑动杆；4-限位螺母；5-弹簧；6-传感器安装座；7-开口环形弹簧片；8-卡扣；9-传感器接线；10-传感器接线外引槽；11-声发射测试传感器；12-被测试件，13—锁紧螺栓；14—缝槽；15—限位止口；16—第一部分框架；17—定位销；18—第二部分框架；19—定位销孔；20—第一限位螺母；21—第二限位端螺母。

具体实施方式

以下通过实施例并结合附图对本实用新型所述岩石损伤测试用声发射测试 传感器可调式定位装置作进一步说明，需要特别指出的是，本实用新型的具体实施方式不限于实施例所描述的形式。

实施例1

本实施例的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其结构如附图1、2、3、5和6所示，测试件为不规整矩形面岩石试件，定位装置的构成包括定位装置框架1、用于安装声发射测试传感器11的安装座6、将声发射测试传感器固定于安装座6内的固定组件和将安装座6安装于定位装置框架上的安装机构。所述定位装置框架1为矩形环状框架，在四个方向的框架壁面上均设计有用于安装安装机构的缝槽14，四个方向的缝槽位于同一截平面；所述安装座为内腔与声发射测试传感器外缘相匹配一端封闭的筒体，筒体壁上设计有传感器接线引出缺口，缺口角度为80度；将声发射测试传感器固定于安装座6内的所述固定组件，由将声发射测试传感器箍置在安装座上的开口环形弹簧片7和将开口环形弹簧片开口锁紧的锁紧结构构成，所述锁紧结构为卡扣8锁紧结构；所述安装机构为可自动轴向调整安装座位置的安装机构，其构成包括与安装座固定联接的滑动杆3，套置在滑动杆外、一端作用于安装座、另一端作用于定位装置框架1内壁的弹簧5和安装滑动杆的安装支座2，所述支座为导向筒结构支座，导向筒的外径与安装缝槽的缝宽相匹配，外壁面上加工有螺纹，通过位于装置框架壁外的第一限位螺母20和位于装置框架壁内的第二限位螺母21与其构成的螺纹副安装固定在安装缝槽内，导向筒的内径与滑动杆的外径配合构成滑动副，滑动杆可轴向滑动地安装在作为支座的导向筒内，滑动杆外伸于导向筒外的杆体上设计有限制滑动杆轴向滑动限位结构。所述限位结构由滑动杆上的螺纹和与之相配合的限位螺母4构成，用于限制滑动杆轴向滑动位置。所述安装机构共有六副，于主视方向相对的框架壁面上安装有两对两两相向设置的安装机构，一对作用于试件大截面，另一对作用于试件小截面，于左右方向相对的框架壁面上安装一对相向设置的安装机构。

采用本实用新型提供的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置对岩石试件进行试验的使用方法：

1、根据被测岩石试件的尺寸，以及被测岩石试件破坏时可能发生的变形量，选择合适的弹簧5长度。将6个声发射测试传感器11分别固定安装在固定装置 中作为安装座的筒体内。调整安装机构滑动杆上限位螺母，使套置在安装机构滑动杆3上的弹簧5，在岩石试件整个试验过程中始终处于压缩状态，确保声发射测试传感器端平面中心与被测岩石试件表面有效接触。调节限位螺母4时应注意，使相对设置的分别固定声发射测试传感器安装座的安装机构，滑动杆上的弹簧被压缩量应相同。此外，当把调节好限位螺母4位置后的声发射测试传感器置于被测试件上时，限位螺母4应处于滑动螺杆3的自由端和作为安装支座2的导向筒自由端之间，且不能紧贴导向筒的自由端，这样设置是为了确保在岩石试件变形过程中，当岩石发生横向减小时，两个相对设置的声发射测试传感器，在弹簧弹力作用下能相向运动；当岩石横向增大，两个相对设置的声发射测试传感器，在岩石变形作用下，压缩弹簧，发生相背离运动。

2、将调节好距离和限位螺母位置的声发射测试传感器引线分别固定于该传感器临近的声发射测试传感器接线外引槽10中。

3、根据试验情况安装其他测试传感器，然后将声发射测试传感器固定安装在试件靠近端部。

4、将安装好声发射测试传感器的试件置于试验机上进行试验。

按照上述方法安装好以后，试验中试件横向膨胀时，则该装置中两个相对设置的测试传感器端平面间的距离可依靠弹簧5发生微量变化，且紧贴测试试件表面，并始终保持初始相互平行状态，保证测量信号的准确性和真实性。

实施例2

本实施例岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其结构如附图8、图9-1、图9-3所示，测试件为矩形岩石试件。本实施例的定位装置，其结构与实施例1所述定位装置的结构基本相同，所不同的地方，一是本实施例所述定位装置中的定位装置框架为组合式矩形环状框架，由第一部分框架16和第二部分框架18通过固定联接结构联接成一体结构的矩形环状框架，固定联接结构的构成如图9-1和图9-3所示，包括位于第一部分框架16端头处的限位止口15，定位销17和锁紧螺栓13，通过定位销17和锁紧螺栓13将第一部分框架16和第二部分框架18组成一体结构的矩形环状框架。二是在矩形环状框架四个壁面的缝槽中均设置一个安装机构，且两两相对设置。

实施例3

本实施例岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其结构如附图11-1、图11-2、图11-3所示，试件为大尺寸的圆柱台，用平行设置的两套固定装置固定试件台平面，装置框架为整体框架。本实施例的定位装置，其结构与实施例1所述定位装置的结构基本相同，所不同的地方，仅在正视方向的定位装置框架壁面缝槽设置两对两两相向设置的安装机构，在左右方向的定位装置框架壁面缝槽中不设置安装机构。

Claims (10)

1.一种岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，包括定位装置框架(1)、安装声发射测试传感器(11)的安装座(6)、将声发射测试传感器固定于安装座内的固定组件和将安装座安装于定位装置框架上的安装机构，其特征在于：所述定位装置框架为矩形环状框架，在其四个方向的框架壁面上至少在一对相对的框架壁面上设计有用于安装安装机构的缝槽(14)，且位于不同框架壁面上的缝槽位于矩形环状框架的同一截平面内；所述安装座为内腔与声发射测试传感器外缘相匹配的筒体结构，筒体壁上设计有传感器接线引出缺口；所述安装机构为可自动轴向调整安装座位置的安装机构，至少为两副，且两两相向设置，通过缝槽安装于矩形环状框架上，使相向设置的传感器端平面中心相对，位于一条线上。

2.根据权利要求1所述的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其特征在于：所述定位装置框架为整体式矩形环状框架或组装式矩形环状框架。

3.根据权利要求2所述的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其特征在于：在所述安装缝槽的上方或下方设计标识安装机构安装位置的标尺。

4.根据权利要求1所述的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其特征在于：作为安装座的所述筒体，筒体的缺口角度不大于120度。

5.根据权利要求1所述的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其特征在于：所述固定组件由将声发射测试传感器箍置在安装座上的开口环形弹簧片(7)和将开口环形弹簧片开口锁紧的锁紧结构(8)构成。

6.根据权利要求5所述的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其特征在于：所述锁紧结构为卡扣锁紧结构或螺栓螺母锁紧结构。

7.根据权利要求1至6之一所述的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其特征在于：所述安装机构包括与安装座(6)固定联接的滑动杆(3)，套置在滑动杆外、一端作用于安装座、另一端作用于定位装置框架内壁的弹簧(5)和安装滑动杆的支座(2)，所述支座为导向筒结构支座，导向筒的外径与安装缝槽的宽度相匹配，外壁面上加工有螺纹，通过位于定位装置框架壁内外的螺母构成的螺纹副安装固定在安装缝槽内，内径与滑动杆的外径配合构成滑 动副，滑动杆可轴向滑动地安装在作为支座的导向筒内，滑动杆外伸于导向筒外的杆体上设计有限制滑动杆轴向滑动的限位结构。

8.根据权利要求7所述的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其特征在于：限制滑动杆轴向滑动的限位结构为由滑动杆上的螺纹和与之相匹配的螺母构成的螺杆螺母限位结构或为由滑动杆上的销孔和与之相匹配的销钉构成的销孔销钉限位结构。

9.根据权利要求7所述的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其特征在于：作为支座(2)的导筒外设计有指向设置在安装缝槽上方或下方标尺的标识。

10.根据权利要求1至6之一所述的岩石损伤测试用声发射测试传感器可调式定位装置，其特征在于：定位装置框架上设计有声发射测试传感器接线外引槽孔(10)。