CN101571517B - 声发射测试传感器固定装置 - Google Patents

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Abstract

一种声发射测试传感器固定装置，包括径向调位机构、支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件；支撑机构包括主支撑臂和副支撑臂，副支撑臂的一端与主支撑臂固连或铰接，副支撑臂的另一端设置有对称于副支撑臂的铰轴件，基座设置有与副支撑臂形成转动副的插孔。组装方式：两套支撑机构的主支撑臂分别与径向调位机构的两自由端连接，其连接方位是使两套支撑机构的副支撑臂分别位于其主支撑臂的内侧且相对于径向调位机构的中心线轴对称排列，两条副支撑臂的铰轴件分别插入两基座的插孔中形成转动副，两套声发射测试传感器安装机构分别安装在两基座上，两套平行度调整件分别安装在两条主支撑臂上且与基座所处的位置相对应。

Description

声发射测试传感器固定装置
技术领域
本发明涉及岩石、混凝土等材料的柱状试件力学试验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，对岩石损伤过程等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。由于声发射测试传感器直径通常在5mm～15mm之间，并需用黄油或凡士林等作为耦合剂与被测试件耦合，这导致胶带缠绕和橡皮筋绑扎的固定方式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。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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种声发射测试传感器固定装置，以满足岩石、混凝土等脆性材料损伤过程的声发射测试的需要，保障声发射测试传感器与被测试件的良好接触，提高测试效率和及测试的准确性和真实性。
本发明所述声发射测试传感器固定装置包括径向调位机构、支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件，支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件均为两套；支撑机构包括主支撑臂和副支撑臂，副支撑臂的一端与主支撑臂固连或铰接，副支撑臂的另一端设置有对称于副支撑臂的铰轴件，当副支撑臂与主支撑臂固连时，副支撑臂与主支撑臂的夹角为锐角或直角，基座设置有与副支撑臂形成转动副的插孔。上述各部件或构件的组装方式：两套支撑机构的主支撑臂分别与径向调位机构的两自由端连接，其连接方位是使两套支撑机构的副支撑臂分别位于其主支撑臂的内侧且相对于径向调位机构的中心线轴对称排列，两条副支撑臂的铰轴件分别插入两基座的插孔中形成转动副，两套声发射测试传感器安装机构分别安装在两基座上，两套平行度调整件分别安装在两条主支撑臂上且与基座所处的位置相对应。
本发明对构成上述声发射测试传感器固定装置的部件优选以下结构形式：
1、径向调位机构包括两条弹性体和一根螺杆，两条弹性体的一端分别连接有刚性端头，所述刚性端头上设置有与螺杆匹配的螺孔，螺杆与两刚性端头上的螺孔形成螺旋副。或径向调位机构仅有弹性体构成。
2、基座由开有插槽的底座和位于底座上的凸台组成，凸台与底座固连或凸台与底座为一体化结构，与副支撑臂形成转动副的插孔设置在凸台上。
3、与基座的结构相适应，声发射测试传感器安装机构包括与基座上的插槽匹配的插板、声发射测试传感器安装件和声发射测试传感器固定件；所述插板上设置有用于固定插板的螺孔或固定扣，插板插装在基座的插槽内，通过螺栓或固定扣与基座固定；所述声发射测试传感器安装件为开有缺口的圆筒，其与插板固连或与插板为一体化结构，其内径与声发射测试传感器的外径匹配(在实施时，可根据发射测试传感器制作不同内径的圆筒，形成满足测试需要的系列圆筒)；所述声发射测试传感器固定件由开有缺口的圆形弹性片和紧固螺钉或固定扣组成，当声发射测试传感器装入开有缺口的圆筒后，开有缺口的圆形弹性片套在圆筒的缺口部段，通过紧固螺钉或固定扣将声发射测试传感器固定在圆筒内。
4、平行度调整件由两颗螺钉组成，主支撑臂上与基座所处位置相对应处设置有与所述螺钉匹配的螺孔，通过螺钉调整基座的平行度。
本发明所述声发射测试传感器固定装置的使用方法：
1、根据被测试件形状和试验测试目的确定声发射测试传感器的数量及在被测试件上的安装位置，将声发射测试传感器安装到声发射测试传感器固定装置中；
2、将被测试件置于试验机上下加载压头之间，将各套声发射测试传感器固定装置中安装的声发射测试传感器分别置于被测试件不同拟测试部位的两侧面，通过径向调位机构使声发射测试传感器紧贴被测试件；
3、转动基座，使声发射测试传感器固定装置中安装的声发射测试传感器的端面与被测试件耦合表面部位大致平行，然后通过平行度调整件将声发射传感器的端面调至与被测试件耦合表面相互平行。
各声发射测试传感器安装调整符合要求后，则可按预定试验测试方案对需测试试件进行测试。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述声发射测试传感器固定装置不仅使用方便，而且在整个测试过程中都能使声发射测试传感器紧贴被测试件，并保持声发射测试传感器固定装置中安装的声发射测试传感器端面与被测试件耦合表面相互平行状态，因而可保证测试结果的真实性，提高测试结果的准确性。
2、由于径向调位机构含有弹性构件，当试验中被测试件径向膨胀时，不会增大声发射测试传感器的受力，易保障同批次被测试件在测试中声发射传感器受力的一致性，不但可降低伪信号对测试结果影响，还可提高声发射测试传感器的使用寿命。
3、使用本发明所述声发射测试传感器固定装置，便于在被测试件表面任意位置布置声发射测试传感器，同时还可布置其他变形测试传感器，以便在同一测试过程中对同一被测试件获得更多不同的测试信息，
4、使用本发明所述声发射测试传感器固定装置，可在对被测试件预加接触荷载前后任意时段进行声发射测试传感器的安装，还可在试验中对声发射测试传感器进行位置调节。
附图说明
图1是本发明所述声发射测试传感器固定装置的第一种结构示意图；
图2是本发明所述声发射测试传感器固定装置的第二种结构示意图；
图3是本发明所述声发射测试传感器固定装置的第三种结构示意图；
图4是本发明所述声发射测试传感器固定装置中的基座的一种结构示意图及基座与副支撑臂的一种组装图；
图5是图4的俯视图；
图6是图4的右视图；
图7是本发明所述声发射测试传感器固定装置中的声发射测试传感器安装机构的一种结构示意图；
图8是图7的俯视图；
图9是本发明所述声发射测试传感器固定装置中的声发射测试传感器安装机构的又一种结构示意图；
图10是图9的俯视图；
图11是本发明所述声发射测试传感器固定装置中的副支撑臂与基座的又一种组装图；
图12是图11的俯视图；
图13是图11的右视图。
图中，1-螺杆、2-刚性端头、3-弧形弹性体、4-主支撑臂、5-平行度调整件、6-副支撑臂、7-基座、8-声发射测试传感器安装机构、9-声发射测试传感器、10-被测试件、11-半圆形弹性体、12-底座、13-凸台、14-铰轴件、15-插槽、16-插板、17-开有缺口的圆筒、18-开有缺口的圆形弹性片、19-传感器紧固螺钉、20-插板固定螺孔、21-插板固定扣、22-传感器固定扣。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明所述声发射测试传感器固定装置的具体结构作进一步说明。
实施例1
本实施例中，声发射测试传感器固定装置的结构如图1所示，包括径向调位机构、支撑机构、基座7、声发射测试传感器安装机构8和平行度调整件5，支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件均为两套。
径向调位机构如图1所示，包括两条弧形弹性体3和一根螺杆1，两条弧形弹性体的一端分别连接有刚性端头2，所述刚性端头上设置有与螺杆匹配的螺孔，螺杆与两刚性端头上的螺孔形成螺旋副。支撑机构如图1所示，包括主支撑臂4和副支撑臂6；主支撑臂4用镍钛合金制作，其横截面为长方形，其上与基座所处位置相对应处设置有两个相隔有间距的螺孔；副支撑臂6用镍钛合金制作，其横截面为长方形，其一端通过螺纹连接固定在主支撑臂上，与主支撑臂形成10度的夹角，其另一端设置有铰轴件14，所述铰轴件如图5所示，由半圆形的轴柄和轴柄端部设置的对称并垂直于副支撑臂的两铰轴构成，铰轴与轴柄螺纹连接。基座7如图4、图5、图6所示，由底座12和位于底座上的圆柱形凸台13组成，圆柱形凸台与底座为一体化结构，用镍钛合金制作，底座上开有插槽15，圆柱形凸台下部设置有与副支撑臂6上的铰轴匹配的插孔。声发射测试传感器安装机构8如图7、图8所示，包括与基座上的插槽匹配的插板16、开有缺口的圆筒17、开有缺口的圆形弹性片18和紧固螺钉19，插板16上设置有四个用于固定插板的螺孔20，圆筒17的无缺口端与插板16固连，其有缺口端为自由端，开有缺口的圆形弹性片18套在圆筒的缺口部段，通过紧固螺钉19将声发射测试传感器9固定在圆筒17内。平行度调整件5由两颗螺钉组成。
上述部件和构件的组装方式：两套支撑机构的主支撑臂4分别与径向调位机构的两条弧形弹性体3的自由端连接，其连接方位是使两条副支撑臂6分别位于其主支撑臂的内侧且相对于径向调位机构的中心线轴对称排列；两条副支撑臂设置的铰轴件14的铰轴分别插入两基座圆柱形凸台13上的插孔中形成转动副(如图5所示)；两套声发射测试传感器安装机构的插板16分别插装在两基座的插槽15中并通过螺栓固定；组成两套平行度调整件5的螺钉分别安装在两条主支撑臂4所设置的螺孔中。
实施例2
本实施例中，声发射测试传感器固定装置的结构如图2所示，包括径向调位机构、支撑机构、基座7、声发射测试传感器安装机构8和平行度调整件5，支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件均为两套。
与实施例1不同之处是：1、径向调位机构为半圆形弹性体11(如图2所示)；2、声发射测试传感器安装机构8如图9、图10所示，插板16上设置有固定扣21，当插板16插装在基座的插槽15中后，通过固定扣21予以固定；开有缺口的圆形弹性片18套在圆筒的缺口部段，通过固定扣22将声发射测试传感器9固定在圆筒17内。
实施例3
本实施例中，声发射测试传感器固定装置的结构如图3所示，包括径向调位机构、支撑机构、基座7、声发射测试传感器安装机构8和平行度调整件5，支撑机构、基座、声发射测试传感器安装机构和平行度调整件均为两套。
与实施例1不同之处是：副支撑6为“吊钩形”，其上端设置有与主支撑臂4固连的螺杆或与主支撑4铰接的铰轴，其下端设置有铰轴件14(如图13所示)，当副支撑臂与主支撑臂固连时，副支撑臂与主支撑臂的夹角为直角(如图3所示)，当副支撑臂与主支撑臂铰接时，副支撑臂上端的铰轴插入主支撑臂上设置的插孔中。

Claims (8)

1.一种声发射测试传感器固定装置，其特征在于包括径向调位机构、支撑机构、基座(7)、声发射测试传感器安装机构(8)和平行度调整件(5)，支撑机构、基座(7)、声发射测试传感器安装机构(8)和平行度调整件(5)均为两套；
径向调位机构含有弹性构件，支撑机构包括主支撑臂(4)和副支撑臂(6)，副支撑臂的一端与主支撑臂固连或铰接，副支撑臂的另一端设置有对称于副支撑臂的铰轴件(14)，基座设置有与副支撑臂形成转动副的插孔；
两套支撑机构的主支撑臂(4)分别与径向调位机构的两自由端连接，其连接方位是使两套支撑机构的副支撑臂(6)分别位于其主支撑臂的内侧且相对于径向调位机构的中心线轴对称排列，两条副支撑臂的铰轴件(14)分别插入两基座的插孔中形成转动副，两套声发射测试传感器安装机构(8)分别安装在两基座(7)上，两套平行度调整件分别安装在两条主支撑臂(4)上且与基座(7)所处的位置相对应。
2.根据权利要求1所述的声发射测试传感器固定装置，其特征在于径向调位机构包括两条弧形弹性体(3)和一根螺杆(1)，两条弧形弹性体的一端分别连接有刚性端头(2)，所述刚性端头上设置有与螺杆匹配的螺孔，螺杆与两刚性端头上的螺孔形成螺旋副。
3.根据权利要求1所述的声发射测试传感器固定装置，其特征在于径向调位机构由半圆形弹性体(11)构成。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的声发射测试传感器固定装置，其特征在于基座由开有插槽(15)的底座(12)和位于底座上的凸台(13)组成，凸台与底座固连或凸台与底座为一体化结构，与副支撑臂形成转动副的插孔设置在凸台上。
5.根据权利要求4所述的声发射测试传感器固定装置，其特征在于声发射测试传感器安装机构(8)包括与基座上的插槽匹配的插板(16)、声发射测试传感器安装件和声发射测试传感器固定件，
所述插板(16)上设置有用于固定插板的螺孔(20)或固定扣(21)，所述声发射测试传感器安装件为开有缺口的圆筒(17)，其与插板(16)固连或与插板(16)为一体化结构，其内径与声发射测试传感器(9)的外径匹配，所述声发射测试传感器固定件由开有缺口的圆形弹性片(18)和紧固螺钉(19)或开有缺口的圆形弹性片(18)和固定扣(22)组成。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的声发射测试传感器固定装置，其特征在于平行度调整件(5)由两颗螺钉组成，主支撑臂(4)上与基座所处位置相对应处设置有与所述螺钉匹配的螺孔。
7.根据权利要求4所述的声发射测试传感器固定装置，其特征在于平行度调整件(5)由两颗螺钉组成，主支撑臂(4)上与基座所处位置相对应处设置有与所述螺钉匹配的螺孔。
8.根据权利要求5所述的声发射测试传感器固定装置，其特征在于平行度调整件(5)由两颗螺钉组成，主支撑臂(4)上与基座所处位置相对应处设置有与所述螺钉匹配的螺孔。
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