[發(fā)明專利]帶超聲相控陣列實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的巖石真三軸試驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710903216.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN107941915A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡大偉;王沖;周輝;盧景景;張傳慶;楊凡杰;朱勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N29/06
• 分類號(hào): G01N29/06
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所42001
• 代理人: 王敏鋒

1.帶超聲相控陣列實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的巖石真三軸試驗(yàn)裝置，包括真三軸加載系統(tǒng)和超聲相控陣列檢測(cè)系統(tǒng)；其特征在于：所述真三軸加載系統(tǒng)包括X方向加載系統(tǒng)、Y方向加載系統(tǒng)、Z方向加載系統(tǒng)，X方向加載系統(tǒng)、Y方向加載系統(tǒng)、Z方向加載系統(tǒng)各自獨(dú)立,X方向加載系統(tǒng)包括：手動(dòng)操作加載部分(7)、泵動(dòng)加載部分(8)和水平壓頭(9)；Y方向加載系統(tǒng)包括：圍壓加壓系統(tǒng)排氣口(10)，圍壓加壓系統(tǒng)進(jìn)油口(11)、圍壓加壓系統(tǒng)出油口(12)；Z方向加載系統(tǒng)包括：軸壓室(22)、垂直加載活塞(1)、正方形上壓頭(5)、正方形下壓頭(6)；正方形上壓頭(5)和正方形下壓頭(6)均設(shè)置于圍壓室(16)內(nèi),軸壓室(22)安裝在圍壓室(16)正上方，垂直加載活塞(1)位于正方形上壓頭(5)正上方，正方形上壓頭(5)和下正方形壓頭(6)分別設(shè)置于試樣(13)的上、下兩端；所述軸壓室(22)下端面設(shè)置有通孔，軸壓室(22)與圍壓室(16)通過(guò)通孔連通；垂直加載活塞(1)包括垂直加載活塞橫向部分(1.1)和垂直加載活塞縱向部分(1.2)，垂直加載活塞縱向部分(1.2)與垂直加載活塞橫向部分(1.1)垂直，垂直加載活塞縱向部分(1.2)位于垂直加載活塞橫向部分(1.1)下端的中心，垂直加載活塞橫向部分(1.1)位于軸壓室(22)內(nèi)，垂直加載活塞縱向部分(1.2)下端位于通孔內(nèi)或向下伸出軸壓室(22)進(jìn)入圍壓室(16)，垂直加載活塞橫向部分(1.1)與垂直加載活塞縱向部分(1.2)為一體式結(jié)構(gòu)；有左軸桿(14)、右軸桿(15)分別以軸對(duì)稱形式設(shè)置于圍壓室(16)兩側(cè),且分別穿過(guò)圍壓室(16)外壁；泵動(dòng)加載部分(8)右端連接于左軸桿(14)左端，手動(dòng)操作加載部分(7)左端連接于右軸桿(15)右端；圍壓加壓系統(tǒng)進(jìn)油口(11)、圍壓加壓系統(tǒng)出油口(12)分別以軸對(duì)稱形式設(shè)置于圍壓室(16)外壁下端的左、右兩側(cè)，圍壓加壓系統(tǒng)排氣口(10)設(shè)置于圍壓室(16)外壁上端的右側(cè)；有底座(17)垂直連接于圍壓室(16)下端；試樣(13)為底面為正方形的矩形體，水平壓頭(9)有兩個(gè)，分別位于試樣(13)左、右兩端，水平壓頭(9)為長(zhǎng)方體，且與試樣(13)接觸的截面與試樣(13)形狀及尺寸相同；正方形上壓頭(5)和正方形下壓頭(6)的底面形狀均為正方形、且與所述試樣(13)底面尺寸相同；

所述Z方向加載系統(tǒng)還包括軸向加載系統(tǒng)進(jìn)油口(2)、軸向加載系統(tǒng)出油口(3)和軸向加載系統(tǒng)排氣口(4)，軸向加載系統(tǒng)進(jìn)油口(2)和軸向加載系統(tǒng)出油口(3)分別以軸對(duì)稱形式設(shè)置于軸壓室(22)外壁上端的左、右兩側(cè)，軸向加載系統(tǒng)排氣口(4)設(shè)置于軸壓室(22)外壁下端的右側(cè)；

所述超聲相控陣列檢測(cè)系統(tǒng)包括上位機(jī)(21)、超聲觸發(fā)/接收板(20)和超聲相控陣換能器(18)，所述上位機(jī)(21)與超聲觸發(fā)/接收板(20)連接，超聲相控陣換能器(18)聲波發(fā)射面通過(guò)耦合劑耦合在試樣(13)的前方或后方，上壓頭(5)及下壓頭(6)位于橡膠套內(nèi)，卡箍分別設(shè)置于橡膠套上下兩端；所述超聲觸發(fā)/接收板(20)和上位機(jī)(21)均設(shè)置于圍壓室(16)外。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶超聲相控陣列實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的巖石真三軸試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述超聲觸發(fā)/接收板(20)包括陣元切換電路(20.1)、信號(hào)放大調(diào)整電路(20.2)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(20.3)、超聲陣元觸發(fā)電路(20.4)、觸發(fā)延遲電路(20.5)、數(shù)據(jù)采集器(20.6)和微處理器(20.7)；

所述陣元切換電路(20.1)分別與信號(hào)放大調(diào)整電路(20.2)、超聲陣元觸發(fā)電路(20.4)和超聲相控陣換能器(18)連接，信號(hào)放大調(diào)整電路(20.2)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(20.3)與數(shù)據(jù)采集器(20.6)連接，超聲陣元觸發(fā)電路(20.4)通過(guò)觸發(fā)延遲電路(20.5)與數(shù)據(jù)采集器(20.6)連接，數(shù)據(jù)采集器(20.6)連接通過(guò)微處理器(20.7)與上位機(jī)(21)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶超聲相控陣列實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的巖石真三軸試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述軸向加載系統(tǒng)進(jìn)油口(2)與軸向加載系統(tǒng)出油口(3)連接軸壓伺服泵，軸向加載系統(tǒng)排氣口(4)與大氣連接；

所述圍壓加壓系統(tǒng)進(jìn)油口(11)與圍壓加壓系統(tǒng)出油口(12)連接圍壓伺服泵，圍壓加壓系統(tǒng)排氣口(10)通過(guò)圍壓伺服閥與大氣連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的帶超聲相控陣列實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的巖石真三軸試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述圍壓室(16)外壁下端設(shè)置USB接口(19),超聲觸發(fā)/接收板(20)通過(guò)USB接口(19)與超聲相控陣換能器(18)連接。