声发射传感器接触装置及其使用方法

技术领域

本发明属于力学实验技术领域，涉及对岩石、混凝土、胶结颗粒料的一种声发射传感器接触装置及其使用方法。

背景技术

在土木工程领域，声发射检测技术已被广泛应用，用于监测岩石、混凝土和胶结颗粒料等材料的损伤演化过程。在岩石、混凝土和胶结颗粒料的室内试验中，为了监测材料的破坏，需要将声发射传感器固定于试样表面，采集材料内部破坏发出的信号。然而，目前尚无简单准确的声发射传感器接触装置。目前，试验测试中声发射传感器的固定方式主要包括机械固定和粘结固定。机械固定包括胶带缠绕、橡皮筋绑扎，由于声发射传感器需要用耦合剂与试样耦合，试样表面的耦合剂会导致胶带粘结力降低，声发射传感器的传感面不能与试样表面良好的接触，同时胶带或橡皮筋缠绕于试样表面会束缚试样环向变形，产生箍效应，影响真实的试验结果；对于粘结固定方式，通常将快干强力胶水抹在固定夹具和试样表面上，进而在试样表面先固定夹具，然后通过螺丝使传感器与试样表面接触，由于胶水的作用，固定夹具相当于局部加固了试样，影响试验精度。旋转螺丝使声发射传感器与试验表面接触时，螺丝较紧会损坏传感器，螺丝较松传感器易脱落，尤其对于圆柱体试样，固定夹具对试验结果的影响会更加明显。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种声发射传感器接触装置，保证在试验整个过程中，声发射传感器与试样表面均能良好接触且实现多个声发射传感器的精确定位，同时降低声发射传感器接触对试验结果的影响，提高试验效率和试验结果的准确性和真实性。

一种声发射传感器接触装置，包括垂直支撑机构、水平支撑机构和声发射传感器固定机构，垂直支撑机构包括磁力吸座、支撑杆、第一旋转螺母、定位环、定位套筒和第一弹簧，所述支撑杆固定于磁力吸座；水平支撑机构包括伸缩杆、第二弹簧、第三弹簧和第二旋转螺母，所述伸缩杆一端通过定位环固定于支撑杆；声发射传感器固定机构包括卡槽和第三旋转螺母，所述伸缩杆通过球形接头连接于卡槽，声发射传感器固定于卡槽。

在一些实施例中，所述支撑杆外表面刻有螺纹，所述第一旋转螺母分别旋转于支撑杆上端和下端。

在一些实施例中，所述伸缩杆分为外杆和内杆，所述外杆为中空圆杆且表面刻有螺纹，内杆通过第三弹簧连接于外杆内侧端头。

本发明还旨在提出一种声发射传感器接触装置的使用方法，包括如下步骤：

S1：将支撑杆固定于磁力吸座，将第一旋转螺母、定位套筒和定位环依次从支撑杆端头安装于支撑杆外侧；

S2：通过定位环将伸缩杆固定于支撑杆；

S3：将声发射传感器固定于卡槽内部；

S4：根据试样声发射传感器设计位置，通过支撑杆上的第一旋转螺母调整伸缩杆的高度，通过伸缩杆上的第二旋转螺母压缩第二弹簧调整伸缩杆的长度，使声发射传感器与试样表面良好接触。

在一些实施例中，在步骤S4中，所述声发射传感器的传感面根据试样表面进行选择，对于圆柱体试样采用弧面传感器，对于立方体试样采用平面传感器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的另一种结构示意图。

附图标记：垂直支撑机构1、磁力吸座11、支撑杆12、第一旋转螺母13、定位环14、定位套筒15、第一弹簧16；水平支撑机构2、伸缩杆21、第二弹簧22、第三弹簧23、第二旋转螺母24；声发射传感器固定机构3、卡槽31、第三旋转螺母32；声发射传感器4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的一种声发射传感器接触装置。

如图1-图2所示，本发明实施例的声发射传感器接触装置包括垂直支撑机构1、水平支撑机构2和声发射传感器固定机构3，垂直支撑机构1包括磁力吸座11、支撑杆12、第一旋转螺母13、定位环14、定位套筒15和第一弹簧16，所述支撑杆12固定于磁力吸座11；水平支撑机构2包括伸缩杆21、第二弹簧22、第三弹簧23和第二旋转螺母24，所述伸缩杆21通过定位环14固定于支撑杆12；声发射传感器固定机构3包括卡槽31和第三旋转螺母32，所述伸缩杆21通过球形接头连接于卡槽31，声发射传感器4固定于卡槽21。

可以理解的是，磁力吸座11通过磁力控制易于固定和拆卸,且能保证在试样加载过程中声发射传感器4接触装置的整体稳定性，支撑杆12外表面刻有螺纹，通过旋转支撑杆下端旋转螺母13实现定位环14高度的调整，通过定位套筒15长度的选择实现多个声发射传感器的在不同高度上的定位，同时减少安装声发射传感器4占用的空间，便于观测试样破坏以及采用其他设备对试样破坏过程进行同步监测。

可以理解的是，伸缩杆21分为外杆和内杆，外杆表面刻有螺纹，用于调整伸缩杆21的长短，其工作原理是：通过旋转外杆表面的第二旋转螺母24，压缩内外杆之间的第二弹簧22，使内杆的伸出，同时内杆在第三弹簧23的作用下达到受力平衡。此外，在试样出现环向/侧向位移时，尤其是由颗粒与水泥胶凝材料形成的胶结颗粒料试样，伸缩杆21通过弹簧装置保证整个试验过程中，声发射传感器4与试样接触良好，降低监测误差。

另外，在试样整个加载过程中，内杆与卡槽21底座的球形连接和伸缩杆21弹簧机构保证声发射传感器4始终与试样表面良好接触，同时较灵敏的弹簧压力降低对试样环向变形的影响。

可以理解的是，通过定位环14将伸缩杆21固定于支撑杆12，易于拆卸。

根据本发明实施例的一种声发射传感器接触装置的使用方法，如图1所示，声发射传感器接触装置包括垂直支撑机构1、水平支撑机构2和声发射传感器固定机构3，所述声发射传感器接触装置的使用方法包括以下步骤：

S1：将支撑杆12固定于磁力吸座11，将第一旋转螺母13、定位环14、定位套筒15依次从支撑杆12端头固定于支撑杆外侧；

S2：通过定位环14将伸缩杆21固定于支撑杆12；

S3：将声发射传感器4固定于卡槽31内部；

S4：根据试样声发射传感器4设计位置，通过支撑杆12上的第一旋转螺母13调整伸缩杆21的高度，通过伸缩杆21上的第二旋转螺母24压缩第二弹簧22调整伸缩杆的长度，使声发射传感器4与试样表面良好接触。

下面参考描述本发明两个具体实施例的声发射传感器接触装置的使用方法。

实施例1：

如图2所示，本实施例的声发射传感器与立方体试样表面接触，声发射传感器接触装置包括2个垂直支撑机构1、4个水平支撑机构2和4个声发射传感器固定机构3，垂直支撑机构1包括磁力吸座11、支撑杆12、第一旋转螺母13、定位14、定位套筒15和第一弹簧16，所述支撑杆12固定于磁力吸座11；水平支撑机构2包括伸缩杆21、第二弹簧22、第三弹簧23和第二旋转螺母24，所述伸缩杆21通过定位环14固定于支撑杆12；声发射传感器固定机构3包括卡槽31和第三旋转螺母32，所述伸缩杆21通过球形接头连接于卡槽31，声发射传感器4固定于卡槽21

具体使用方法如下所示：

S1：根据试验监测要求，试样左右两侧分别采用2个声发射传感器监测；

S2：组装垂直支撑机构1，将第一旋转螺母13、定位环14、定位套筒15、第一弹簧16按先后顺序安装于支撑杆12上，然后将支撑杆12固定于磁力吸座11上部；

S3：通过定位环14将伸缩杆21固定于垂直支撑机构1上，将声发射传感器4固定于卡槽31。

S4：在试样测量点涂抹耦合剂，并将试样放于试验机上下加压板中，将磁力吸座放置试验机加载附近，开启磁力，使磁力吸座11固定于加载机上，通过第一旋转螺母13调整伸缩杆21的高度，通过第二旋转螺母24调整伸缩杆21的长度，使声发射传感器4与试样表面良好接触。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。