CN2452023Y - 裂纹扩展全过程的数字式实时多方位观测记录分析装置 - Google Patents

Abstract

一种裂纹扩展全过程的数字式实时多方位观测记录分析装置，其特征是该装置由四个CCD摄像机、字符叠加器、显微监视器、视频分配器、计算机及图像卡、打印机、四画面分割器、录像机、多画面监视器组成。四个CCD摄像机经过显微镜或直接进行多方位、多内容同步观测记录，计算机实时控制、显示、存储、分析四幅画面，画面分割器将四幅画面分割由一台录像机记录并由一台监视器显示，被连续记录的四画面图像可以回放显示在一台监视器上，也可以再次进入计算机进行处理。本装置成本较低、工作稳定、操作灵活，可以广泛应用于细观岩石力学试验中对试件进行加载全过程的数字式实时观测记录分析。

Description

裂纹扩展全过程的数字式实时多方位观测记录分析装置

本实用新型涉及一种裂纹扩展全过程的数字式实时多方位观测分析装置，可用于细观岩石力学试验加载全过程中微裂纹扩展的多方位观测、统计与计算分析。

细观岩石力学试验设备除了加载装置外常用显微观察装置(如Y.ZHAO.J.HUANG.K.WANG,“Real-Time SEM Observations of the Mi-crofracturing Process in Rock During a Compression Test',Int.J.Rock Mech.Min.Sci.&Geomech.Abstr.Vol.30,No.6,pp.643～650,1993.)。显微观察装置中的显微镜位于岩石试件的上方，更换不同放大倍数的镜头时需调整焦距以获得清晰的图像。显微镜通常只能观察到试件的某一部分，若要观察整个试件的表面，则必须水平移动显微镜或试件。由于显微镜的放大倍数与观察范围成反比，因此在放大倍数较大时完成整个试件表面的观察次数较多。为了能够观察到试件加载的全过程，并拍摄记录下来，必须在每一级荷载完成后停止加载或维持该荷载以保证有足够的时间完成对试件表面的部分或全部进行拍摄记录。这种显微观察装置虽然在加载的不同阶段对试件进行准实时观察记录，但是，这样的观察记录是很不完整的，只能得到某几个应力状态下的裂纹状态图，它不能在试验的最后阶段(即试件破裂阶段)记录微裂纹扩展的全过程，也不能观察试件侧面的裂纹扩展全过程，更无法对观察的结果进行实时地统计与计算分析；由于只能拍摄若干张不同状态的图像，不具备全过程图像回放功能，不利于深入了解岩石的破裂形成机制。而前面这两点又恰恰是岩石的细观力学研究中最为重要的，这是因为：岩石是不均质体，只有对岩石试件的多个表面的裂纹扩展全过程进行观测，才能客观真实地反映岩石的非均质破裂特性。对于脆性岩石，在达到峰值强度后，其破坏速度是相当快的，只有实时拍摄才有可能记录破裂过程的主要图像。

本实用新型的目的是针对上述显微观察装置存在的问题，提出一种可用于细观岩石力学试验中对微裂纹扩展全过程进行多方位观察、记录、测量、统计与分析的一套数字式实时多方位观测记录分析装置。它可以从多个方位对试件同时进行观测，并对观测的图像进行全过程实时记录和数字化、实现微裂纹扩展全过程的计算机模拟、分析与处理，实现多画面图像的同步存储和同步回放功能。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种细观岩石力学试验中裂纹扩展全过程的数字式实时多方位观测记录分析装置，该装置由四个CCD摄像机(1)、字符叠加器(2)、显微监视器(3)、视频分配器(4)、计算机及图像卡(5)、打印机(6)、四画面分割器(7)、录像机(8)、多画面监视器(9)组成。四个CCD摄像机从不同方位同时对试件的多个表面的裂纹扩展全过程进行实时观测并记录，其中一路视频信号进入由计算机控制的字符叠加器中进行同步参数叠加，四路视频信号分别传输至位于计算机中的图像卡和四画面分割器中，图像卡将四路视频图像实时进行数字化和显示，并按指定的时间间隔进行存储，四画面分割器将四路视频图像同时显示在一个监视器上并由一台录像机记录，经过数字化后的图像可由计算机分析处理，录像机记录的图像可以回放出四个画面或单独某一个画面，回放的图像也可以再次进入图像卡中对特定时刻的图像进行数字化，用于补充由间隔较长造成的掉帧问题。

下面结合附图对本实用新型的实例作进一步详细的描述。

图1裂纹扩展全过程的数字式实时多方位观测记录分析装置的组成框架图

图2摄像机的布置图

裂纹扩展全过程的数字式实时多方位观测记录分析装置，如图1所示，它由四个CCD摄像机(1)、字符叠加器(2)、显微监视器(3)、视频分配器(4)、计算机及图像卡(5)、打印机(6)、四画面分割器(7)、录像机(8)、多画面监视器(9)组成。四个CCD摄像机(1)，其中摄像机(11)配接在显微镜(10)的照像接口处，与显微监视器(3)连接；摄像机(12)斜放在试件上表面的上方，与试件上表面成45°角；摄像机(13)水平放置在试件的侧面；摄像机(14)固定在测试仪表面板的前方，与字符叠加器(2)相接，摄像机(12)、摄像机(13)、显微监视器(3)、字符叠加器(2)直接与视频分配器(4)连接，视频分配器(4)具有二组输出，一组输出到计算机中的图像卡(5)，另一组输出到四画面分割器(7)，在四画面分割器(7)的录像端口连接一台录像机(8)，在监视端口连接一台监视器(9)，回放时将录像机(8)连接到四画面分割器(7)的回放端口，四个CCD摄像机的布置如图2所示。摄像机(11)用于拍摄显微镜获得的图像；摄像机(12)所用的镜头的视角要小，保证显微镜头位于其视域范围之外，同时又能观察到整个试件的上表面；摄像机(13)用于观测试件整个侧面的裂纹扩展；摄像机(14)用于拍摄试验过程中加载的荷载数和试件的轴向变形量。

摄像机(11)将显微镜(10)获得的图像直接传输至显微监视器(3)中进行显示，同时也传输至视频分配器(4)中，摄像机(12)、摄像机(13)直接将视频信号传输至视频分配器(4)中，摄像机(14)首先将视频信号送入字符叠加器(2)中与显微镜放大倍数的字符和时钟字符叠加后再传输至视频分配器(4)中，经过视频分配器(4)后，四个CCD摄像机的视频信号被分为二组。一组进入计算机及图像卡(5)中，具有四路输入的图像卡将这四路信号实时进行数字化，再经计算机处理后进行存储和显示，另一组进入四画面分割器(7)中，它将四路视频信号按帧格式录制在一台录像机(8)上，同时将四路或单路视频信号显示在一台监视器(9)上，录像机(8)录制的四路视频信号经四画面分割器(7)回放显示四路或单路视频图像在监视器(9)上，回放的图像可以再次进入计算机及图像卡(7)中进行数字化，得到试验过程中的任何时刻裂纹扩展的图像，用于补充由计算机捕获间隔时间较长引起的关键图像丢失问题。

本实用新型的优点是：观测记录的实时性，保证了裂纹扩展全过程观不间断；观测的多样性，包括多方位、多方式、多内容观测；操作简单，由计算机自动控制；图像处理、资料提取、结果统计与分析计算机化；全过程回放，可以有利于深入理解岩石的破裂(断层)形成过程与孕育机制；适用面广，不仅可以对较软的岩石，而且可以对较硬的岩石的破裂全过程图像进行实时与多方位观测记录、分析。

Claims (1)

1．一种用于细观岩石力学试验中裂纹扩展全过程的数字式实时多方位观测记录分析装置，它由四个CCD摄像机(1)、字符叠加器(2)、显微监视器(3)、视频分配器(4)、计算机及图像卡(5)、打印机(6)、四画面分割器(7)、录像机(8)、多画面监视器(9)组成；其特征在于采用四个CCD摄像机(1)，其中摄像机(11)配接在显微镜(10)的照像接口处，与显微监视器(3)连接，摄像机(12)斜放在试件上表面的上方，与试件上表面成45°角；摄像机(13)水平放置在试件的侧面；摄像机(14)固定在测试仪表面板的前方，与字符叠加器(2)相接，摄像机(12)、摄像机(13)、显微监视器(3)、字符叠加器(2)直接与视频分配器(4)连接，视频分配器(4)具有二组输出，一组输出到计算机中的图像卡(5)，另一组输出到四画面分割器(7)，在四画面分割器(7)的录像端口连接一台录像机(8)，在监视端口连接一台监视器(9)，回放时将录像机(8)连接到四画面分割器(7)的回放端口。