[發(fā)明專利]巖樣的軸向及徑向熱膨脹率的自動化測量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011285934.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112505090A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙瑜;寧麟;畢靖;王超林;沈明軒;鄧小江;羅云凡;趙厚發(fā);鄧琨耀;譚智勇;蒲源源;陳結(jié)
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州大學(xué)
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王紅霞

1.一種巖樣的軸向及徑向熱膨脹率的自動化測量系統(tǒng)，其特征在于，包括控制模塊(1)、測量裝置；

所述控制系統(tǒng)(1)包括位移傳感器(4)、加熱裝置(5)、位移傳遞棒(6)、測溫?zé)犭娕?7)、爐壁(11)、頂蓋(12)；其中，所述控制模塊(1)與所述位移傳感器(4)、加熱裝置(5)、測溫?zé)犭娕?7)均信號相連用于測量巖樣(10)的軸向及徑向熱膨脹率；

所述巖樣(10)設(shè)置于所述爐壁(11)中間，所述爐壁(11)上方設(shè)置有所述頂蓋(12)，所述加熱裝置(5)布設(shè)于所述爐壁(11)面向所述巖樣(10)一側(cè)，所述測溫?zé)犭娕?7)貫穿所述頂蓋(12)；

所述爐壁(11)徑向布置有所述位移傳感器(4)，且所述頂蓋(12)也縱向布置有所述位移傳感器(4)；

部分所述位移傳遞棒(6)一端與所述巖樣(10)緊密接觸，另一端穿過所述加熱裝置(5)與所述爐壁(11)與所述位移傳感器(4)連接；另一部分所述位移傳遞棒(6)一端與所述巖樣(10)緊密接觸另一端穿過所述頂蓋(12)與所述位移傳感器(4)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括底座(3)，所述爐壁(11)可拆卸設(shè)置于所述底座(3)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位移傳感器(4)為容柵位移傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述爐壁(11)與所述頂蓋(12)通過螺栓(9)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位移傳感器(4)包括固定桿(401)、尺身(402)、讀數(shù)裝置(403)、固定裝置(404)；其中，

所述固定裝置(404)用于通過所述固定桿(401)將所述位移傳感器(4)縱向固定在所述爐壁(11)和/或所述頂蓋(12)上，所述尺身(402)與位移傳遞棒(6)連接，所述讀數(shù)裝置(403)量轉(zhuǎn)化為數(shù)值信息實(shí)時(shí)傳遞給控制模塊(1)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置(5)為均勻布置的電熱絲。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置(5)通過所述控制模塊(1)控制升溫或降溫。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊(1)通過以下公式得到巖樣(10)的軸向及徑向熱膨脹率：

其中，α_R為所述巖樣(10)徑向熱膨脹數(shù)，R_t為所述巖樣(10)徑向t_i時(shí)刻的徑向尺寸，R₀為所述巖樣(10)徑向t₀時(shí)刻的徑向尺寸，α_L為所述巖樣(10)軸向熱膨脹數(shù)，L_t為所述巖樣(10)軸向t_i時(shí)刻的軸向尺寸，L₀為所述巖樣(10)軸向t₀時(shí)刻的軸向尺寸。

9.一種巖樣的軸向及徑向熱膨脹率的自動化測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將待測巖樣置于爐壁中間，調(diào)整位移傳遞棒使所述位移傳遞棒的一端與所述巖樣的軸向與徑向緊密連接，且另一端與位移傳感器連接；

S2：控制加熱裝置升溫，使得所述巖樣所處環(huán)境溫度升高，通過位移傳感器實(shí)時(shí)記錄所述巖樣的軸向與徑向尺寸變化及對應(yīng)巖樣所處環(huán)境溫度；

S3：接收不同時(shí)刻下的所述巖樣的軸向與徑向尺寸及溫度，計(jì)算所述巖樣軸向與徑向隨時(shí)間變化的熱膨脹數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述巖樣軸向與徑向隨時(shí)間變化的熱膨脹數(shù)通過以下公式獲得：

其中，α_R為所述巖樣徑向熱膨脹數(shù)，R_t為所述巖樣徑向t_i時(shí)刻的徑向尺寸，R₀為所述巖樣徑向t₀時(shí)刻的徑向尺寸，α_L為所述巖樣軸向熱膨脹數(shù)，L_t為所述巖樣軸向t_i時(shí)刻的軸向尺寸，L₀為所述巖樣軸向t₀時(shí)刻的軸向尺寸。