多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，涉及巖礦分析技術(shù)領(lǐng)域。所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括設(shè)置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備和第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備，第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試件的滲透率測(cè)試，第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試件在不同溫度場(chǎng)和電磁場(chǎng)環(huán)境下巴西劈裂實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)人員可在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行多種參數(shù)的測(cè)量，為研究試件的真實(shí)物理特性提供了真實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。
【專利說(shuō)明】
多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及巖礦分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
-ψ-1 口 O
【背景技術(shù)】
[0002]地質(zhì)勘探中經(jīng)常進(jìn)行巖礦的特性測(cè)試，例如抗壓強(qiáng)度、氣體滲透率等參數(shù)，測(cè)定這些參數(shù)對(duì)了解巖礦的特性具有很重要的意義。
[0003]現(xiàn)有的巖礦特性測(cè)試設(shè)備大多都是一種設(shè)備負(fù)責(zé)一種參數(shù)的測(cè)試，測(cè)試多種參數(shù)時(shí)需要在多種設(shè)備之間切換，使用不方便。而且現(xiàn)有的巖礦特性測(cè)試裝置都是在常溫常電磁環(huán)境下測(cè)試巖礦的相關(guān)參數(shù)，由于巖礦所處的實(shí)際環(huán)境復(fù)雜多變，常溫常電磁環(huán)境下的參數(shù)有時(shí)候并不能體現(xiàn)巖礦的真實(shí)特性。而現(xiàn)有的測(cè)試裝置均不能做到可變溫度場(chǎng)和電磁場(chǎng)下巖礦參數(shù)的測(cè)試。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)試設(shè)備使用不方便且不能做到可變溫度場(chǎng)和電磁場(chǎng)下巖礦參數(shù)的測(cè)試的問(wèn)題。
[0005]多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)、第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備和第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備;
[0006]所述第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括試件座、實(shí)驗(yàn)箱和第一液壓缸，所述試件座固定在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，所述實(shí)驗(yàn)箱圍繞所述試件座設(shè)置，且其內(nèi)部形成密封空間，所述第一液壓缸位于所述實(shí)驗(yàn)箱上方，所述第一液壓缸底部伸出第一活塞桿，所述第一活塞桿末端插入所述實(shí)驗(yàn)箱并處于所述試件座正上方，所述試件座下方設(shè)有第一壓力傳感器；
[0007]所述第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括橡膠套、電壓調(diào)節(jié)裝置和第二液壓缸，所述橡膠套固定在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，所述橡膠套為圓筒狀的中空結(jié)構(gòu)，其側(cè)壁中繞設(shè)有線圈，所述線圈與所述電壓調(diào)節(jié)裝置電連接，所述第二液壓缸位于所述橡膠套上方，所述第二液壓缸底部伸出第二活塞桿，所述第二活塞桿插入所述橡膠套并在末端固定有上壓頭，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)上還固定有固定桿，所述固定桿頂端固定有下壓頭，所述上壓頭上安裝有位移傳感器，所述固定桿下方安裝有第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和位移傳感器均與安裝在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的比例放大器電連接。
[0008]較佳地，所述第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括通過(guò)管道依次連接的空氣壓縮機(jī)、緩沖罐和平衡罐，所述平衡罐上安裝有排氣管，所述排氣管末端穿過(guò)所述試件座插入所述實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部，所述排氣管上安裝有控制閥。
[0009]較佳地，所述平衡罐上安裝有氣壓傳感器，所述第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備還包括PLC控制柜和脈沖信號(hào)發(fā)射箱，所述氣壓傳感器、PLC控制柜、脈沖信號(hào)發(fā)射箱和控制閥依次電連接。
[0010]較佳地，所述排氣管上安裝有流量計(jì)，所述流量計(jì)與所述比例放大器電連接。
[0011]較佳地，所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還包括安裝在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的顯示屏，所述顯示屏與所述比例放大器電連接。
[0012]較佳地，所述第一液壓缸上安裝有液位計(jì)。
[0013]本實(shí)用新型實(shí)施例中多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在包括設(shè)置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備和第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備，第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試件的滲透率測(cè)試，第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試件在不同溫度場(chǎng)和電磁場(chǎng)環(huán)境下巴西劈裂實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)人員可在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行多種參數(shù)的測(cè)量，為研究試件的真實(shí)物理特性提供了真實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0016]100-實(shí)驗(yàn)臺(tái)，200-第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備，201-空氣壓縮機(jī)，202-緩沖罐，203-平衡罐，204-脈沖信號(hào)發(fā)射箱，205-PLC控制柜，206-排氣管，207-氣壓傳感器，208-控制閥，209-流量計(jì)，210-試件座，211-實(shí)驗(yàn)箱，212-第一活塞桿，213-第一液壓缸，214-液位計(jì)，215-第一壓力傳感器，300-第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備，301-橡膠套，302-線圈，303-第二液壓缸，304-第二活塞桿，305-上壓頭，306-位移傳感器，307-固定桿，308-下壓頭，309-電壓調(diào)節(jié)裝置，310-第二壓力傳感器，400-顯示屏，401-比例放大器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0018]參照?qǐng)D1，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)100、第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備200、第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備300和顯示屏400，所述第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備300和顯示屏400均安裝在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)100上。
[0019]所述第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備200包括空氣壓縮機(jī)201、緩沖罐202、平衡罐203、PLC(可編程邏輯控制器)控制柜205和脈沖信號(hào)發(fā)射箱204。所述空氣壓縮機(jī)201、緩沖罐202和平衡罐203之間依次通過(guò)管道連接，所述空氣壓縮機(jī)201抽取氣體并存儲(chǔ)在所述緩沖罐202中，所述緩沖罐202同時(shí)還對(duì)存儲(chǔ)的氣體進(jìn)行一定的壓力緩沖。所述平衡罐203存儲(chǔ)少量從所述緩沖罐202中排出的氣體，并對(duì)存儲(chǔ)的氣體進(jìn)行進(jìn)一步的壓力平衡，使氣體的壓力趨于穩(wěn)定。
[0020]所述氣壓傳感器207設(shè)置在所述平衡罐203上，用以檢測(cè)所述平衡罐203中的氣壓值。所述控制閥208安裝在所述平衡罐203的排氣管206上，用以控制所述平衡罐203排放氣體的速度。所述氣壓傳感器207、PLC控制柜205、脈沖信號(hào)發(fā)射箱204和控制閥208依次電連接，所述PLC控制柜205根據(jù)所述氣壓傳感器207檢測(cè)到的氣壓值產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令，所述脈沖信號(hào)發(fā)射箱204接收所述控制命令，并生成相應(yīng)的脈沖控制信號(hào)，所述控制閥208在所述脈沖控制信號(hào)的控制下調(diào)整開(kāi)度大小，以調(diào)節(jié)所述平衡罐203排放氣體的速度。所述排氣管206上安裝有流量計(jì)209，用于檢測(cè)所述排氣管206中流過(guò)氣體的流量。
[0021]在本實(shí)施例中，所述氣壓傳感器207能夠檢測(cè)較低低壓，例如0.1MPa。所述控制閥208為西門(mén)子低壓精密控制閥，可以實(shí)現(xiàn)高精度的氣體流量控制。
[0022]可以理解的是，所述PLC控制柜205還可以根據(jù)用戶的手動(dòng)操作生成相應(yīng)的控制命令，以控制所述控制閥208的開(kāi)度大小。
[0023]所述第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備200還包括試件座210、實(shí)驗(yàn)箱211和第一液壓缸213。所述試件座210固定在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)100上，所述試件座210上開(kāi)設(shè)有進(jìn)氣孔，所述排氣管206插入并固定在所述進(jìn)氣孔中。所述實(shí)驗(yàn)箱211也固定在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)100上，并圍繞所述試件座210設(shè)置，同時(shí)所述實(shí)驗(yàn)箱211形成封閉空間。
[0024]所述第一液壓缸213位于所述實(shí)驗(yàn)箱211上方，所述第一液壓缸213底部伸出第一活塞桿212，所述第一活塞桿212插入所述實(shí)驗(yàn)箱211中，并位于所述試件座210上方。所述第一活塞桿212在所述第一液壓缸213的控制下在豎直方向上移動(dòng)。所述第一液壓缸213側(cè)面還設(shè)有液位計(jì)214，以顯示所述第一液壓缸213中液壓油的液位。
[0025]所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)100上還安裝有第一壓力傳感器215，所述第一壓力傳感器215位于所述試件座210下方，用于檢測(cè)所述試件座210受到的壓力大小。
[0026]所述第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備300包括橡膠套301、第二液壓缸303和電壓調(diào)節(jié)裝置309。所述橡膠套301為圓筒狀結(jié)構(gòu)，固定在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)100上。所述橡膠套301內(nèi)部設(shè)有線圈302，所述電壓調(diào)節(jié)裝置309與所述線圈302電連接，以控制加在所述線圈302上電壓的大小。
[0027]所述第二液壓缸303位于所述橡膠套301上方，所述第二液壓缸303底部伸出第二活塞桿304，所述第二活塞桿304插入所述橡膠套301中，其末端具有上壓頭305，所述第二活塞桿304在所述第二液壓缸303的控制下帶動(dòng)所述上壓頭305在豎直方向上移動(dòng)。所述上壓頭305上安裝有位移傳感器306，用以檢測(cè)所述上壓頭305的位移量。
[0028]所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)100上還固定有固定桿307，所述固定桿307頂端插入所述橡膠套301中，其末端設(shè)有下壓頭308，所述下壓頭308位于所述上壓頭305正下方。所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)100上還安裝有第二壓力傳感器310，所述第二壓力傳感器310位于所述固定桿307下方，以檢測(cè)所述下壓頭308受到的壓力大小。
[0029]所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)100上安裝有比例放大器401，所述比例放大器401與所述流量計(jì)209、第一壓力傳感器215、位移傳感器306、第二壓力傳感器310和顯示屏400均電連接，以放大所述流量計(jì)209、第一壓力傳感器215、位移傳感器306和第二壓力傳感器310檢測(cè)到的信號(hào)，并由所述顯示屏400顯示放大后的信號(hào)數(shù)值。
[0030]使用所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行試件滲透率測(cè)量時(shí)，將試件放置在所述試件座210上，控制所述第一液壓缸213調(diào)整所述第一活塞桿212的高度，使試件承受不同的壓力。同時(shí)控制所述控制閥208通過(guò)所述排氣管206向所述實(shí)驗(yàn)箱211中排放氣體，由所述流量計(jì)209和第一壓力傳感器215分別檢測(cè)氣體流量和壓力值，經(jīng)所述比例放大器401放大后由所述顯示屏400顯示試件在不同溫度和電磁場(chǎng)環(huán)境下的氣體流量和壓力值。
[0031]使用所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行試件的巴西劈裂實(shí)驗(yàn)時(shí)，將試件放置在所述下壓頭308上，控制所述第二液壓缸303調(diào)整所述上壓頭305的高度，使試件承受不同的壓力。通過(guò)所述電壓調(diào)節(jié)裝置309調(diào)節(jié)所述線圈302上的電壓，使所述線圈302產(chǎn)生不同的溫度和電磁場(chǎng)。由所述位移傳感器306和第二壓力傳感器310分別檢測(cè)試件的位移值和受到的壓力值，經(jīng)所述比例放大器401放大后由所述顯示屏400顯示試件在不同溫度和電磁場(chǎng)環(huán)境下的位移值和壓力值。
[0032]可以理解的是，可以將所述第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備200和第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備300合為一體，可以同時(shí)進(jìn)行試件在不同溫度場(chǎng)和電磁場(chǎng)環(huán)境下的滲透率和巴西劈裂實(shí)驗(yàn)。
[0033]可以理解的是，還可以使用存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)所述流量計(jì)209、第一壓力傳感器215、位移傳感器306和第二壓力傳感器310檢測(cè)到的數(shù)值，同時(shí)使用計(jì)算裝置根據(jù)存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)值繪制溫度-位移圖、電磁場(chǎng)-位移圖、溫度-滲透率圖和電磁場(chǎng)-滲透率圖等圖像，并由所述顯示屏400顯示。
[0034]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例中多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在包括設(shè)置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備和第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備，第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試件的滲透率測(cè)試，第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試件在不同溫度場(chǎng)和電磁場(chǎng)環(huán)境下巴西劈裂實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)人員可在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行多種參數(shù)的測(cè)量，為研究試件的真實(shí)物理特性提供了真實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。
[0035]以上公開(kāi)的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型實(shí)施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多場(chǎng)耦合相似材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)(100)、第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備(200)和第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備(300); 所述第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備(200)包括試件座(210)、實(shí)驗(yàn)箱(211)和第一液壓缸(213)，所述試件座(210)固定在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(100)上，所述實(shí)驗(yàn)箱(211)圍繞所述試件座(210)設(shè)置，且其內(nèi)部形成密封空間，所述第一液壓缸(213)位于所述實(shí)驗(yàn)箱(211)上方，所述第一液壓缸(213)底部伸出第一活塞桿(212)，所述第一活塞桿(212)末端插入所述實(shí)驗(yàn)箱(211)并處于所述試件座(210)正上方，所述試件座(210)下方設(shè)有第一壓力傳感器(215); 所述第二實(shí)驗(yàn)設(shè)備(300)包括橡膠套(301)、電壓調(diào)節(jié)裝置(309)和第二液壓缸(303)，所述橡膠套(301)固定在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(100)上，所述橡膠套(301)為圓筒狀的中空結(jié)構(gòu)，其側(cè)壁中繞設(shè)有線圈(302)，所述線圈(302)與所述電壓調(diào)節(jié)裝置(309)電連接，所述第二液壓缸(303)位于所述橡膠套(301)上方，所述第二液壓缸(303)底部伸出第二活塞桿(304 )，所述第二活塞桿(304)插入所述橡膠套(301)并在末端固定有上壓頭(305)，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(100)上還固定有固定桿(307)，所述固定桿(307)頂端固定有下壓頭(308)，所述上壓頭(305)上安裝有位移傳感器(306)，所述固定桿(307)下方安裝有第二壓力傳感器(310)，所述第一壓力傳感器(215)、第二壓力傳感器(310)和位移傳感器(306)均與安裝在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(100)上的比例放大器(401)電連接。2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備(200)包括通過(guò)管道依次連接的空氣壓縮機(jī)(201)、緩沖罐(202)和平衡罐(203)，所述平衡罐(203)上安裝有排氣管(206)，所述排氣管(206)末端穿過(guò)所述試件座(210)插入所述實(shí)驗(yàn)箱(211)內(nèi)部，所述排氣管(206)上安裝有控制閥(208)。3.如權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述平衡罐(203)上安裝有氣壓傳感器(207),所述第一實(shí)驗(yàn)設(shè)備(200)還包括PLC控制柜(205)和脈沖信號(hào)發(fā)射箱(204)，所述氣壓傳感器(207)、PLC控制柜(205)、脈沖信號(hào)發(fā)射箱(204)和控制閥(208)依次電連接。4.如權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述排氣管(206)上安裝有流量計(jì)(209),所述流量計(jì)(209)與所述比例放大器(401)電連接。5.如權(quán)利要求4所述的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還包括安裝在所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(100)上的顯示屏(400)，所述顯示屏(400)與所述比例放大器(401)電連接。6.如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述第一液壓缸(213)上安裝有液位計(jì)(214)0
【文檔編號(hào)】G01N3/12GK205607816SQ201620303515
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】趙鵬翔, 高錦彪, 丁洋, 張超, 肖鵬, 李志梁, 魏宗勇
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)