本技術(shù)涉及巖石力學(xué)試驗(yàn)，具體涉及一種聲發(fā)射定位觀測裝置。

背景技術(shù)：

1、聲發(fā)射是一種非破壞性檢測技術(shù)，在常規(guī)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，試件內(nèi)部應(yīng)力會(huì)重新分布，試件發(fā)生變形或斷裂，從而使結(jié)構(gòu)從穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)。在此過程中，試件內(nèi)部儲(chǔ)存的能量會(huì)以聲波的形式釋放出來，這種聲波信號(hào)非常微弱，無法被人耳直接識(shí)別，而通過聲發(fā)射技術(shù)，能夠接收、記錄、處理和分析這些聲發(fā)射信號(hào)，從而獲得需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2、聲發(fā)射傳感器探頭是一個(gè)獨(dú)立存在的部件，該結(jié)構(gòu)無任何后置夾持或固定，目前聲發(fā)射探頭夾具的固定方式一般包括粘附、磁吸和螺釘三種方式，三種固定方式的具有如下缺陷：

3、①粘附固定方式對(duì)于較高溫度的待測工件適應(yīng)性差，并且測試后在工件表面留下粘接殘留物；

4、②磁吸固定方式只能應(yīng)用于鐵磁性材料，不適用非鐵磁性材料，如非金屬材料、奧氏體不銹鋼材料、以及除鐵、鈷、鎳之外的大部分金屬材料；

5、③螺釘固定方式需要有預(yù)埋的螺栓孔，待測工件需要與夾具適配加工，不適用于現(xiàn)場服役設(shè)備部件安裝。且以上幾種固定方式的夾具都不具備預(yù)緊力的調(diào)整和指示功能，聲發(fā)射探頭安裝在待測工件上的預(yù)緊力如果在測量過程中增強(qiáng)(熱應(yīng)力)或減弱(夾具松弛)會(huì)對(duì)測量精度產(chǎn)生影響，另外，對(duì)于多探頭對(duì)比測量時(shí)，探頭安裝預(yù)緊力不一致，也會(huì)增加干擾因素。

6、在常規(guī)的巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)中加入聲發(fā)射裝置時(shí)，一般采用膠帶固定，這種方式固定的聲發(fā)射探頭只能勉強(qiáng)固定在試件表面，但是膠帶布置在試件的周圍會(huì)對(duì)試件的強(qiáng)度造成影響，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且在試件變形破壞的過程中，試件會(huì)發(fā)生形變，極有可能造成聲發(fā)射探頭脫落，影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性；其次在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)經(jīng)常性的觀察試樣的破壞形狀，甚至有時(shí)候需要標(biāo)點(diǎn)觀測具體的變形位置，因此需要透明的定位板用于觀測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于：如何提供一種能夠固定聲發(fā)射探頭，增加聲發(fā)射試驗(yàn)穩(wěn)定性，同時(shí)能夠做到方便觀測變形的綜合的實(shí)驗(yàn)裝置。

2、為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

3、一種聲發(fā)射定位觀測裝置，包括聲發(fā)射輔助殼體，所述聲發(fā)射輔助殼體包括有構(gòu)成圓筒腔的定位觀測透明殼和聲發(fā)射固定殼，在圓筒腔內(nèi)放置試驗(yàn)件，并通過聲發(fā)射輔助殼體內(nèi)的上壓頭和下壓頭固定；所述聲發(fā)射固定殼上安裝若干個(gè)長度可調(diào)的聲發(fā)射探針銷，其中聲發(fā)射探針銷端部的聲發(fā)射探頭緊貼試驗(yàn)件。

4、本申請(qǐng)通過設(shè)置有能夠構(gòu)成圓筒腔狀的定位觀測透明殼和聲發(fā)射固定殼，將試驗(yàn)件置于圓筒腔內(nèi)，并由上壓頭和下壓頭進(jìn)行固定，且聲發(fā)射固定殼上安裝有若干個(gè)長度可調(diào)的聲發(fā)射探針銷，不需要對(duì)試件進(jìn)行額外處理，固定探針時(shí)不會(huì)對(duì)原本的巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)造成影響，不會(huì)對(duì)試驗(yàn)件的力學(xué)強(qiáng)度造成影響，定位觀測透明殼和聲發(fā)射固定殼裝配在力學(xué)實(shí)驗(yàn)的周圍，相對(duì)密封的腔體也可以收集試件破碎散發(fā)的碎片，同時(shí)聲發(fā)射探針銷具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)的能力，試驗(yàn)件變形后探針可以跟隨試件表面的形變一起發(fā)生小幅度的跟隨檢測，考慮到不同的探針緊貼程度會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響，本設(shè)計(jì)可以根據(jù)調(diào)節(jié)螺紋深入的長度判斷每一個(gè)探頭緊貼程度，減小實(shí)驗(yàn)誤差，同時(shí)本申請(qǐng)還設(shè)計(jì)了可用于定位觀測的透明殼，在試件對(duì)面測繪制定位圖樣進(jìn)行變形觀測。

5、作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述聲發(fā)射固定殼為一個(gè)240度的圓弧形殼體，所述定位觀測透明殼為一個(gè)120度的圓弧形透明殼體，其中聲發(fā)射固定殼和定位觀測透明殼連接處密封。

6、作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述上壓頭從聲發(fā)射固定殼和定位觀測透明殼形成的圓筒腔上方固定并密封，所述下壓頭從聲發(fā)射固定殼和定位觀測透明殼形成的圓筒腔下方固定并密封。

7、作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述上壓頭和下壓頭選擇剛性材料。

8、作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述定位觀測透明殼上設(shè)置與試驗(yàn)件相對(duì)應(yīng)的觀測點(diǎn)位。

9、作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述聲發(fā)射探針銷還包括有螺紋桿，其中螺紋桿貫穿聲發(fā)射固定殼上開設(shè)的聲發(fā)射探頭定位孔并深入到聲發(fā)射輔助殼體的內(nèi)部，螺紋桿的一端通過探頭固定夾連接有聲發(fā)射探頭，螺紋桿的另一端且位于聲發(fā)射輔助殼體的外側(cè)設(shè)置手?jǐn)Q螺栓頭。

10、作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述螺紋桿分為兩段，且兩段之間通過彈簧連接，其中該彈簧位于聲發(fā)射輔助殼體的內(nèi)部。

11、作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述螺紋桿的內(nèi)部開設(shè)有線材通孔，線材通孔內(nèi)能夠穿入線材并穿過彈簧與聲發(fā)射探頭連接。

12、作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：若干個(gè)所述聲發(fā)射探針銷呈環(huán)形狀安裝在聲發(fā)射固定殼上。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

14、一、本申請(qǐng)通過設(shè)置有能夠構(gòu)成圓筒腔狀的定位觀測透明殼和聲發(fā)射固定殼，將試驗(yàn)件置于圓筒腔內(nèi)，并由上壓頭和下壓頭進(jìn)行固定，且聲發(fā)射固定殼上安裝有若干個(gè)長度可調(diào)的聲發(fā)射探針銷，不需要對(duì)試件進(jìn)行額外處理，固定探針時(shí)不會(huì)對(duì)原本的巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)造成影響，不會(huì)對(duì)試驗(yàn)件的力學(xué)強(qiáng)度造成影響，定位觀測透明殼和聲發(fā)射固定殼裝配在力學(xué)實(shí)驗(yàn)的周圍，上壓頭、下壓頭能夠?qū)A筒腔體進(jìn)行密封，相對(duì)密封的腔體也可以收集試件破碎散發(fā)的碎片；

15、二、本申請(qǐng)聲發(fā)射探針銷具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)的能力，試驗(yàn)件變形后，聲發(fā)射探頭可以跟隨試件表面的形變一起發(fā)生小幅度的跟隨檢測，考慮到不同的探針緊貼程度會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響，本設(shè)計(jì)可以根據(jù)調(diào)節(jié)螺紋深入的長度判斷每一個(gè)探頭緊貼程度，減小實(shí)驗(yàn)誤差；

16、三、本申請(qǐng)聲發(fā)射探針銷設(shè)有若干組，且環(huán)形狀分布在聲發(fā)射固定殼上，聲發(fā)射探頭不放置在同一條線上，且根據(jù)聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)的這個(gè)特性，半側(cè)進(jìn)行聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)面?zhèn)葎t不需要有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，試件表面空缺，結(jié)合試件定位觀測變形實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了可用于定位觀測的透明殼，在試件對(duì)面測繪制定位圖樣進(jìn)行變形觀測；

17、四、本申請(qǐng)對(duì)比現(xiàn)有的裝置，功能更加強(qiáng)大，實(shí)用性更強(qiáng)，裝備制作容易；不同于傳統(tǒng)粘貼、束縛等會(huì)對(duì)試件的力學(xué)實(shí)驗(yàn)有一定的影響，本裝置探頭全程僅接觸試件表面，對(duì)試件本身沒有任何軸向、徑向或表面的力的作用，確保試驗(yàn)的精準(zhǔn)性；線材和殼體是可拆卸的一體化設(shè)計(jì)，不需要考慮線材的擺放位置；探頭拆卸方便，做了適應(yīng)化處理，適配市面上絕大多數(shù)的聲發(fā)射探頭。

技術(shù)特征：

1.一種聲發(fā)射定位觀測裝置，其特征在于，包括聲發(fā)射輔助殼體(2)，所述聲發(fā)射輔助殼體(2)包括有構(gòu)成圓筒腔的定位觀測透明殼(203)和聲發(fā)射固定殼(204)，在圓筒腔內(nèi)放置試驗(yàn)件(1)，并通過聲發(fā)射輔助殼體(2)內(nèi)的上壓頭(201)和下壓頭(202)固定；所述聲發(fā)射固定殼(204)上安裝若干個(gè)長度可調(diào)的聲發(fā)射探針銷(3)，其中聲發(fā)射探針銷(3)端部的聲發(fā)射探頭(301)緊貼試驗(yàn)件(1)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲發(fā)射定位觀測裝置，其特征在于：所述聲發(fā)射固定殼(204)為一個(gè)240度的圓弧形殼體，所述定位觀測透明殼(203)為一個(gè)120度的圓弧形透明殼體，其中聲發(fā)射固定殼(204)和定位觀測透明殼(203)連接處密封。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聲發(fā)射定位觀測裝置，其特征在于：所述上壓頭(201)從聲發(fā)射固定殼(204)和定位觀測透明殼(203)形成的圓筒腔上方固定并密封，所述下壓頭(202)從聲發(fā)射固定殼(204)和定位觀測透明殼(203)形成的圓筒腔下方固定并密封。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聲發(fā)射定位觀測裝置，其特征在于：所述上壓頭(201)和下壓頭(202)選擇剛性材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聲發(fā)射定位觀測裝置，其特征在于：所述定位觀測透明殼(203)上設(shè)置與試驗(yàn)件(1)相對(duì)應(yīng)的觀測點(diǎn)位。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲發(fā)射定位觀測裝置，其特征在于：所述聲發(fā)射探針銷(3)還包括有螺紋桿(306)，其中螺紋桿(306)貫穿聲發(fā)射固定殼(204)上開設(shè)的聲發(fā)射探頭定位孔(205)并深入到聲發(fā)射輔助殼體(2)的內(nèi)部，螺紋桿(306)的一端通過探頭固定夾(303)連接有聲發(fā)射探頭(301)，螺紋桿(306)的另一端且位于聲發(fā)射輔助殼體(2)的外側(cè)設(shè)置手?jǐn)Q螺栓頭(307)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聲發(fā)射定位觀測裝置，其特征在于：所述螺紋桿(306)分為兩段，且兩段之間通過彈簧(304)連接，其中該彈簧(304)位于聲發(fā)射輔助殼體(2)的內(nèi)部。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種聲發(fā)射定位觀測裝置，其特征在于：所述螺紋桿(306)的內(nèi)部開設(shè)有線材通孔(305)，線材通孔(305)內(nèi)能夠穿入線材并穿過彈簧(304)與聲發(fā)射探頭(301)連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲發(fā)射定位觀測裝置，其特征在于：若干個(gè)所述聲發(fā)射探針銷(3)呈環(huán)形狀安裝在聲發(fā)射固定殼(204)上。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種聲發(fā)射定位觀測裝置，包括聲發(fā)射輔助殼體，所述聲發(fā)射輔助殼體包括有構(gòu)成圓筒腔的定位觀測透明殼和聲發(fā)射固定殼，在圓筒腔內(nèi)放置試驗(yàn)件，并通過聲發(fā)射輔助殼體內(nèi)的上壓頭和下壓頭固定；聲發(fā)射固定殼上安裝聲發(fā)射探針銷，聲發(fā)射探針銷端部的聲發(fā)射探頭緊貼試驗(yàn)件。本申請(qǐng)通過設(shè)置有能夠構(gòu)成圓筒腔狀的定位觀測透明殼和聲發(fā)射固定殼，將試驗(yàn)件置于圓筒腔內(nèi)，并由上壓頭和下壓頭進(jìn)行固定，且聲發(fā)射固定殼上裝有聲發(fā)射探針銷，不需要對(duì)試件進(jìn)行額外處理，固定探針時(shí)不會(huì)對(duì)原本的巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)造成影響，定位觀測透明殼和聲發(fā)射固定殼裝配在力學(xué)實(shí)驗(yàn)的周圍，相對(duì)密封的腔體也可以收集試件破碎散發(fā)的碎片。

技術(shù)研發(fā)人員：許慶釗,史文豹,閆澳運(yùn),苗壯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240410
技術(shù)公布日：2024/12/19