专利名称：岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及岩石破坏试验技术领域，具体涉及一种岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置。
背景技术：
闻速摄像技术是利用闻速摄像系统，在一定的时间间隔下拍摄到目标运动的系列图像后，依据同一目标在相邻2帧图像中的位置、位移和时间问隔计算出目标运动的参数。随着电子技术、计算机技术、微加工技术、传感器技术和大容量存储技术的发展，高速摄像系统的性能飞速提闻，目如已有分辨率超过1024X 1024、拍摄速率每秒数万巾贞的闻速摄像系统。在许多高速运动、随机性强的试验场合中，用普通的CCD摄像机难以获取合适的试验数据，这时就可以利用高速摄像机作为一种手段来完成任务，而且它具有实时性，可快速地获得有用信息。高速摄像技术可以将岩石破坏过程细致而清晰回放，将之前通过肉眼不能观察到的破坏现象显示出来。通过图像回放，可以定性分析破裂过程中的力学机理、定量分析破坏面随加载的发展情况。因此，目前的岩石材料变形破坏机理的研究中一般是单独采用高速摄像机拍摄岩石破坏的过程，然而随着研究的深入，仅仅单独获取岩石破坏过程中的高清图像资料，导致检测过程单一，并不能完全准确的展现岩石变形破坏的演化过程。
实用新型内容本实用新型的目的是针对上述技术问题，提供一种岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置，该装置能对岩石破裂过程提供多方位的检测，利于人们准确认知岩石变形破坏的演化过程。为实现此目的，本实用新型所设计的岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置，包括高速摄像机、位于高速摄像机与岩石之间的可视化窗口、与高速摄像机的信号输出端连接的电脑，其特征在于它还包括前置放大器、声发射仪、布置在岩石上的换能器，其中，所述换能器的信号输出端通过前置放大器连接声发射仪的信号输入端，所述声发射仪的信号输出端连接电脑。上述技术方案中，它还包括布置在岩石上的应变传感器，所述应变传感器的信号输出端连接电脑。所述可视化窗口为有机玻璃。所述换能器和前置放大器均有四个，每个换能器通过对应的前置放大器连接声发射仪的信号输入端。上述技术方案中，它还包括支架台座，所述高速摄像机设置在支架台座上。本实用新型中由换能器、前置放大器和声发射仪构成的声发射系统可以获得岩石内部裂纹闭合、开裂、扩展以及贯通等阶段表现出的声发射源的位置、频率、幅值、能量等特征随时间的变化规律，结合加载路径可以获得裂纹起裂扩展、失稳扩展以及裂纹贯穿破坏时对应的强度值。高速摄像机可以获得人眼观察不到的表观岩石变形破坏演化规律的数字图像和全程视频，从视频中可以很清晰的看到，在加载的过程中，尤其是破坏前岩石裂纹的产生、发展、贯穿以及裂纹附近岩石颗粒的流动特征，从图像里面我们可以量测裂缝演化过程中的数量、角度、长度、宽度等的变化特征，结合加载路径可以解释岩石的变形破坏演化机理。将两者结合起来，既能对岩石的变形破坏的各个阶段的确定相互印证，又可以深入解释岩石变形破坏演化过程。
图1为本实用新型的结构框图；其中，I—换能器、2 —如置放大器、3—声发射仪、4一电脑、5—可视化窗口、6 —闻速摄像机、7—应变传感器、8—岩石、9 一岩石试验机、10 一支架台座。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明如图1所示的岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置，包括高速摄像机6、位于高速摄像机6与岩石8之间的可视化窗口 5、与高速摄像机6的信号输出端连接的电脑4，它还包括前置放大器2、声发射仪3、布置在岩石8上的换能器1，其中，换能器I的信号输出端通过前置放大器2连接声发射仪3的信号输入端，声发射仪3的信号输出端连接电脑4。上述技术方案中，它还包括布置在岩石8上的应变传感器7,应变传感器7的信号输出端连接电脑4。应变传感器7将岩石破裂过程中的变形信号传给电脑。上述技术方案中，可视化窗口 5为有机玻璃。高速摄像机6的镜头透过有机玻璃摄取岩石破裂过程中的图像，并将图像传送给电脑4。上述技术方案中，换能器I和前置放大器2均有四个，每个换能器I通过对应的前置放大器2连接声发射仪3的信号输入端。上述技术方案中，它还包括支架台座10，高速摄像机6设置在支架台座10上。本实用新型使用时岩石8设置于岩石试验机9上，岩石试验机9施加压力、换能器I将岩石破裂过程过程中发出的声信号转换成电信号，电信号经过前置放大器2放大后通过声发射仪3传送给电脑4进行信号处理；应变传感器7将岩石破裂过程中的变形信号传给电脑4;同时，高速摄像机6的镜头透过有机玻璃摄取岩石破裂过程中的图像，并将图像也传送给电脑4，电脑4将声音信号和视频信号进行综合分析。本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求1.一种岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置，包括高速摄像机(6)、位于高速摄像机(6)与岩石(8)之间的可视化窗口(5)、与高速摄像机(6)的信号输出端连接的电脑(4),其特征在于它还包括前置放大器(2)、声发射仪(3)、布置在岩石(8)上的换能器(I)，其中，所述换能器(I)的信号输出端通过前置放大器(2 )连接声发射仪(3 )的信号输入端，所述声发射仪(3)的信号输出端连接电脑(4)。
2.根据权利要求1所述的的岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置，其特征在于它还包括布置在岩石(8)上的应变传感器(7),所述应变传感器(7)的信号输出端连接电脑(4)。
3.根据权利要求1所述的岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置，其特征在于所述可视化窗口(5)为有机玻 璃。
4.根据权利要求1所述的岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置，其特征在于所述换能器(I)和前置放大器(2)均有四个，每个换能器(I)通过对应的前置放大器(2) 连接声发射仪(3)的信号输入端。
5.根据权利要求1所述的岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置，其特征在于它还包括支架台座(10)，所述高速摄像机(6)设置在支架台座(10)上。
专利摘要本实用新型公开了一种岩石破裂过程的可视化与声发射共同测试装置，包括高速摄像机、位于在高速摄像机与岩石之间的可视化窗口、与高速摄像机的信号输出端连接的电脑，其特征在于它还包括前置放大器、声发射仪、布置在岩石上的换能器，其中，所述换能器的信号输出端通过前置放大器连接声发射仪的信号输入端，所述声发射仪的信号输出端连接电脑。该装置能对岩石破裂过程提供多方位的检测，利于人们准确认知岩石变形破坏的演化过程。
文档编号G01C11/36GK202886335SQ201220565460
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者黄书岭, 丁秀丽, 邬爱清, 段海波, 卢波, 董志宏, 张雨霆, 张练, 吴勇进, 付敬, 汪斌 申请人:长江水利委员会长江科学院
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