巖石損傷測試用聲發射測試傳感器整體式定位裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及巖石、混凝土等材料試件力學試驗測試技術領域，特別涉及在巖石、混凝土等材料試件損傷測試中使用的聲發射測試傳感器固定裝置。
【背景技術】
[0002]在巖石力學試驗中，對巖石損傷過程中的聲發射特征進行測試時，所使用的聲發射測試傳感器尚無專門的固定裝置，目前試驗測試普遍采用膠帶纏繞或橡皮筋綁扎兩種固定方式。聲發射測試傳感器直徑通常在5mm-15mm之間，測試試驗中，為了使聲發射測試傳感器與被測試件更好地耦合，通常需使用黃油或凡士林等作為耦合劑，涂抹于聲發射測試傳感器端平面與被測試件之間。但這些措施不能保障聲發射測試傳感器端平面與被測試件耦合面的平行度及與被測試件的良好耦合，尤其是形狀不規則的試件，更是難于固定。再貝1J，黃油或凡士林等耦合劑易導致膠帶粘接性降低或失效，且在測試試件徑向膨脹變形中，膠帶易對聲發射測試傳感器形成較大約束，使其受力增大，甚至使其造成一定損壞；橡皮筋綁扎雖然在試樣徑向膨脹變形中受拉伸長，可發生一定變形，但該固定方式極易導致聲發射測試傳感器翻滾，難以保障聲發射測試傳感器與被測試件的良好接觸。此外，上述兩種固定方式均需在試驗預加荷載前進行，且在試驗過程中不能進行調整，并極難使聲發射測試傳感器精確對位。上述兩種固定方式還存在以下問題:(I)難以保障同一批次被測試件測試中聲發射測試傳感器受力的一致性，而且極易在測試中形成較多偽信號，給測試結果的分析、判斷造成了極大困難。(2)對其他變形測試傳感器的安裝極為不便。
[0003]為了克服上述問題，發明人先后研宄開發出了聲發射測試傳感器固定裝置(ZL200910059594.2)和萬向式聲發射測試傳感器固定裝置(ZL200910059593.8)，兩個固定裝置的基本結構均為:用于安裝聲發射測試傳感器的兩個基座分別安裝在與聯接桿兩端固定聯接的懸臂桿的自由端，安裝在懸臂桿自由端的兩個聲發射測試傳感器的端面相互平行。在這兩種聲發射測試傳感器固定裝置的使用中，發明人發現它們并不能很好地解決發明設想所要解決的問題。其原因在于，試件在試驗測試過程中，從加載開始直至破壞的整個測試過程，試件變形一直在發生變化，而安裝傳感器的兩個臂桿自由端的聲發射測試傳感器，由于聯接桿兩端固定聯接懸臂桿的聯接長度在試件整個試驗測試過程中是固定不變的，因而會導致傳感器的端面會由初始的平行狀態，變化為不平行的“八子”狀態，進而會導致傳感器端平面中心與試件中心耦合的有效性降低，影響測試準確性。對于圓柱形樣品試件來說，難以保證傳感器安放位置正好使傳感器端平面中心通過試件直徑，即傳感器端平面與圓柱形試件柱面相切的接觸部位很難保證是傳感器端平面的正中心，而傳感器的端平面正中心則是信號監測有效部位，由于傳感器端平面正中心未能與被測試件有效接觸，導致測量信號不準，甚至導致無法測得信號。盡管ZL200910059593.8公開的萬向式聲發射測試傳感器固定裝置，可以對傳感器端平面的方向進行調整，但實際操作中試驗人員仍難以保證調整后傳感器端平面中心與試件表面有效接觸，更無法保證調整后兩個對稱傳感器端平面中心的連線通過試件直徑或截面中心，并會導致與控制軟件中的設置位置不一致，因而仍未能完全確保測試成功和結果的可靠性。由于傳感器安放位置在控制軟件中設置有準確位置，對于圓柱形試件正好通過試件直徑，方形試件正好通過截面中心，但已有的這兩種固定裝置都難以確保安裝時與控制程序中的設置一致，因而導致測得的結果不準，與實際差異較大。

【發明內容】

[0004]針對現有技術的聲發射測試傳感器固定裝置存在的不足，本實用新型的目的旨在提供一種新結構的巖石損傷測試用聲發射測試傳感器整體式定位裝置，以確保聲發射測試傳感器的安放位置使傳感器端平面中心方向正好通過圓形試件直徑或矩形試件的中心，并確保與控制軟件中設置的位置一致，提高測試效率、測試的準確性和真實性。
[0005]本實用新型提供巖石損傷測試用聲發射測試傳感器整體式定位裝置，其構成主要包括定位裝置框架、安裝聲發射測試傳感器的安裝座、將聲發射測試傳感器固定于安裝座內的固定組件和將安裝座安裝于定位裝置框架上的安裝機構；所述定位裝置框架為整體環形結構架；所述安裝座為內腔與聲發射測試傳感器外緣相匹配的筒體結構，筒體壁上設計有供傳感器接線引出的缺口 ；所述安裝機構為可自動軸向調整安裝座位置的安裝機構，共有四副，位于定位裝置框架同一截平面內，兩兩相向設置，兩條安裝位置連線相互垂直，使通過安裝座、安裝架安裝于定位裝置框架上的兩個相對設置的發射傳感器端平面中心的連線通過試件直徑或試件截面中心。
[0006]在本實用新型的上述技術方案中，所述定位裝置框架可為整體圓形環狀框架或矩形環狀框架，對于圓柱形試件，定位裝置框架既可為圓形環狀框架，也可為矩形環狀框架，對于矩形試件，定位裝置框架一般采用矩形環狀框架。
[0007]在本實用新型的上述技術方案中，所述固定組件除了可設計成由將聲發射測試傳感器箍置在安裝座上的開口環形彈簧片和將開口環形彈簧片開口鎖緊的鎖緊結構構成外，還可設計成其他結構形式。所述鎖緊結構可以采用卡扣鎖緊結構、螺栓螺母鎖緊結構或其他形式的鎖緊結構。
[0008]在本實用新型的上述技術方案中，作為安裝座的所述筒體，其筒體壁上設計的缺口，不僅作為供傳感器接線引出的缺口，對于通過開口環形彈簧片將聲發射測試傳感器固定于安裝座內的結構，筒體的缺口還是該固定結構構成部分。筒體的缺口不宜過大，缺口角度一般不大于120度。
[0009]在本實用新型的上述技術方案中，所述安裝機構可優先考慮設計成:包括與安裝座固定聯接的滑動桿，套置在滑動桿外、一端作用于安裝座、另一端作用于定位裝置框架內壁的彈簧和固定設置在定位裝置框架外壁面上的支座，所述支座為導向筒結構支座，垂直于定位裝置框架外壁面固定設置，內徑與滑動桿的外徑配合構成滑動副，滑動桿穿過定位裝置框架上的安裝孔軸向滑動地安裝在導向筒內，滑動桿外伸于導向筒外的桿體上設計有限制滑動桿軸向滑動限位結構。
[0010]在上述安裝機構中，限制滑動桿向內滑動位置的限位結構，可設計成由滑動桿上的螺紋和與之相匹配的螺母構成的螺桿螺母限位結構，也可設計成由滑動桿上的銷孔和與之相匹配的銷釘構成的銷孔銷釘限位結構，或其他結構形式；作為安裝支座的導向筒，與定位裝置框架壁面的固定，可以是焊接固定，也可采取螺紋副固定；滑動桿與聲發射測試傳感器安裝座固定聯接的方式，可采取焊接聯接，也可采取螺紋副聯接。
[0011]在本實用新型的上述技術方案中，為了便于聲發射測試傳感器接線的布置，可在定位裝置框架上設計聲發射測試傳感器接線外引槽孔。
[0012]本實用新型提供的巖石損傷測試用聲發射測試傳感器整體式定位裝置，是發明人在先前提出的聲發射測試傳感器固定裝置(ZL200910059594.2)和萬向式聲發射測試傳感器固定裝置(ZL200910059593.8)的實際使用過程中發現它們，對于圓柱形樣品試件，不僅難以保證傳感器與試件相貼合部位為傳感器端平面中心，還難以保證安放位置正好使傳感器端平面中心通過試件直徑，而傳感器安放位置在控制軟件中設置有準確位置，即對于圓柱形試件正好通過試件直徑，對于方形試件正好通過截面中心，由于固定裝置難以確保試件安裝時，使發射傳感器端平面中心位置與控制程序中設置的位置一致，因而導致測得的結果不準，與實際差異較大等所存在的問題完成的。
[0013]本實用新型提供的巖石損傷測試用聲發射測試傳感器整體式定位裝置，通過在整體環形定位裝置框架的同一截平面相互垂直的兩個方向上安裝四副可自動軸向調整安裝座位置的安裝機構，不僅保證了安裝在安裝座內的聲發射測試傳感器與圓柱形試件柱面貼合的部位始終為傳感器端平面中心，還保證了傳感器安裝位置與控制程序中設置的位置一致，即兩兩對稱安裝的四個聲發射測試傳感器端平面中心正好通過圓柱形試件直徑或矩形試件的截面中心，這不僅能在同一個試件試驗過程中獲得盡可能多的測量信息，且能確保試件安裝測試時，發射傳感器端平面中心位置與控制程序中設置位置一致，從而確保了測試效率、測試的準確性和真實性。本實用新型提供的固定裝置，不僅可以保證傳感器安裝位置與程序設置位置一致，還可以確保涂抹耦合劑過程中傳感器位置始終處于預定位置，且確保傳感器端平面中心與試件處于良好耦合狀態。發明人在先公開的ZL200910059594.2號固定裝置和ZL200910059593.8號固定裝置，雖然可以在聲發射測試傳感器安裝在試件上之前或之后通過涂抹耦合劑，力求使發射傳感器端平面中心與試件處于良好耦合狀態，獲得準確和真實的測試信息，但不論在安裝之前涂抹還是在安裝之后涂抹，都不能很好地達到愿望。在安裝之前涂抹既不能保證安裝好的兩個傳感器發射平面的中心連線通過圓柱形試件的直徑或矩形試件截面的中心，也不能確保傳感器與圓柱形試件柱面貼合位置為傳感器的中心；安裝之后再涂抹，則會在涂抹過程中引起傳感器安裝位置變動，不僅會使傳感器與試件接觸的部位不是傳感器的中心，還會使兩個傳感器偏離預定位置，與控制程序中設置不一致。兩種涂抹方式均會導致測試結果不準或無法有效測試。
[0014]本實用新型特別設計的安裝機構，是一種可自動軸向調整安裝座位置的安裝機構，位于安裝座與定位裝置框架內壁面之間套置在滑動桿外的彈簧，不僅保證了傳感器發射平面與試件表面保持緊密接觸，還保證了試件在試驗中徑向膨脹時，不會增大聲發射測試傳感器的受力，同時能保障在同批次測試試件在測試中聲發射測試傳感器受力的一致性。這不但可降低偽信號對測試結果影響，還因而可提高聲發射測試傳感器的使用壽命。而發明人在先公開的固定裝置，由于固定兩個聲發射測試傳感器的兩個平行懸臂桿是由連接桿連接在一起，當兩個聲發射測試傳感器在試件上安裝后，該連接桿位于試件一側，當試件在測試中突然破壞時，固定裝置與兩個聲發射測試傳感器構成的整體會向連接桿所在側擺動，可能會發生該側撞向試驗機加載架上，導致傳感器損壞或測試精度下降。本實用新型由于是整體式結構，試驗中套置在試件外，當試件突然破壞時，固定裝置會懸在測試半空，可避免撞到試驗機上，從而可以更有效低保護傳感器。
[0015]試件在試驗測試過程中，從加載開始直至破壞的整個測試過程，試件變形一直在發生變化