[發明專利]一種實驗室尺度下聲發射實驗震源定位的方法

在審

• 申請號: 201910015733.5
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109597120A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 牟宗龍;楊景;劉廣建;楊博飛;袁芳
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/28;G01N29/14
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 張旭

本發明公開了一種實驗室尺度下聲發射實驗震源定位的方法，先將煤巖體加工成圓柱形試樣，然后基于該試樣建立其內部的極坐標系，完成后將八個震動傳感器布置成雙層環繞式，粘貼于煤巖樣表面，并分別標定各個震動傳感器的坐標，形成多個立體監測網絡，對煤巖樣進行加載破壞試驗中，震動傳感器采集接收到的應力波并反饋，然后根據反饋信息采用特定的極坐標定位算法進行震源微破裂定位，全方位的監測圓柱式樣內部的裂隙發育。本發明通過構建多個立體監測網，縮短聲發射源與震動傳感器之間的距離，避免波在傳播過程中由于能量衰減造成信號的缺失，有效提高震源定位的精確度。

技術領域

本發明涉及一種聲發射實驗震源定位的方法，具體是一種實驗室尺度下聲發射實驗震源定位的方法。

背景技術

煤巖體聲發射監測，通常監測巖體在受載過程中的AE信號，通過后處理來判別巖體的受力與損傷情況。而對于研究煤巖體內部損傷，最直接有效的方法就是通過布置聲發射傳感器來定位巖體在受載過程中內部破裂的位置(即內部震源位置)。為了確定內部破裂位置，因此需要精確的定位算法、靈敏度高的聲發射傳感器和合理的傳感器布置方式，三者相結合才能減小誤差，最大精度的定位巖體內部震源位置，判定巖體損傷情況。近幾年的研究成果都是集中在改進聲發射定位算法和提高聲發射傳感器靈敏度上，而聲發射傳感器布置方式也能很大程度地影響著采集到數據的有效性和監測結果的合理性，對巖石裂隙發育及破壞的研究具有重要意義。目前，實驗室小尺度實驗中，聲發射傳感器的布置方式隨意且單一，基本只滿足至少四個傳感器不在同一平面，這種布置方式沒有考慮應力波在傳播過程中衰減造成的信號缺失；另外震源定位依靠的是聲發射系統導出的震源坐標進行定位，聲發射系統定位是空間直角極坐標系定位法，其默認應力波是直線傳播，因此按照現有的傳感器布設方法會導致定位誤差較大，最終導致定位精確度低。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種實驗室尺度下聲發射實驗震源定位的方法，通過構建多個立體監測網，縮短聲發射源與震動傳感器之間的距離，避免波在傳播過程中由于能量衰減造成信號的缺失，有效提高震源定位的精確度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種實驗室尺度下聲發射實驗震源定位的方法，具體步驟為：

A、在煤礦現場采集煤巖體，然后將現場采集到的煤巖體加工成圓柱形試樣，所述圓柱形試樣的直徑為2r₀，高度為h₀；

B、在圓柱形試樣內部建立極坐標系，將圓柱形試樣豎直放置在試驗箱內的水平面上，選取圓柱形試樣中心點O為極坐標原點，O點以上為正方向，以下為負方向；八個震動傳感器平均分成震動傳感器組Ⅰ和震動傳感器組Ⅱ，其中震動傳感器組Ⅰ處于O點以上，震動傳感器組Ⅰ中的四個震動傳感器環繞粘貼在圓柱形試樣的圓周面且各個震動傳感器處在同一水平面；震動傳感器組Ⅱ處于O點以下，震動傳感器組Ⅱ中的四個震動傳感器環繞粘貼在圓柱形試樣的圓周面且各個震動傳感器處在同一水平面；然后在建立的極坐標系下分別確定八個震動傳感器所處的位置坐標；

C、將八個震動傳感器均與聲發射主機相連，將聲發射主機與煤巖樣加載實驗機同步開啟，進行巖石力學實驗；

D、八個震動傳感器將接收到的應力波傳遞給聲發射主機，然后對聲發射主機導出的波形文件進行標波，確定各個震動傳感器接受到震源信號的時刻，按照如下公式確定其震源坐標(r,θ,h)：