[發明專利]一種微波作用巖石體積變化測量系統及其方法

在審

• 申請號: 202011496721.8
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112577410A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 高明忠;楊本高;王俊;楊釗穎;溫翔越;王軒
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01B7/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 吳志益;朱陽波

1.一種微波作用巖石體積變化測量系統，其特征在于，包括：

試驗腔，所述試驗腔為密封腔體結構，所述試驗腔內放置有巖石試件；

微波控制裝置，所述微波控制裝置設置于所述試驗腔的內部，所述微波控制裝置用于提供作用在巖石試件上的微波；

應變測量裝置，所述應變測量裝置包括環向應變片和軸向應變片，所述環向應變片和所述軸向應變片分別設置有多個，多個所述應變測量裝置貼設于巖石試件表面；

測量電路和電阻應變儀，所述測量電路通過引線與多個所述應變測量裝置相連接，所述電阻應變儀與所述測量電路相連接。

2.根據權利要求1所述的一種微波作用巖石體積變化測量系統，其特征在于，所述應變測量裝置包括敏感柵、基片以及覆蓋層；

所述敏感柵、所述基片和所述覆蓋層組成片狀結構，所述敏感柵位于所述基片和所述覆蓋層之間，所述敏感柵通過引線與所述測量電路相連；

當所述應變測量裝置貼設于巖石試件表面時，所述基片位于靠近巖石試件的位置，所述覆蓋層位于遠離巖石試件的位置。

3.根據權利要求2所述的一種微波作用巖石體積變化測量系統，其特征在于，所述覆蓋層為發泡二氧化硅層。

4.根據權利要求2所述的一種微波作用巖石體積變化測量系統，其特征在于，在所述環向應變片中，所述敏感柵沿著水平方向排列；在所述軸向應變片中，所述敏感柵沿著豎直方向排列。

5.根據權利要求4所述的一種微波作用巖石體積變化測量系統，其特征在于，所述環向應變片設置有3-10個，各個所述環向應變片之間的所述敏感柵相互平行；

所述軸向應變片設置有3-10個，各個所述軸向應變片之間的所述敏感柵相互平行。

6.根據權利要求1所述的一種微波作用巖石體積變化測量系統，其特征在于，所述微波控制裝置包括微波源、波導組件、微波發射盤，所述微波源的一端與所述波導組件相連，所述微波源的一另端與所述微波發射盤相連；

所述試驗腔由底板、側面板和頂板組成，所述試驗腔的底板上設置有巖石承載基臺，所述巖石承載基臺上放置有巖石試件；

所述微波源設置于所述試驗腔的頂板或者側面板上，所述微波發射盤朝向巖石試件發射微波。

7.根據權利要求6所述的一種微波作用巖石體積變化測量系統，其特征在于，所述微波源包括電源組件、變壓器組件和控制電路。

8.根據權利要求6所述的一種微波作用巖石體積變化測量系統，其特征在于，所述底板、所述側面板和所述頂板為由金屬層腔體和隔熱層腔體所組成的板狀雙層結構；

所述側面板上設置有取放通孔，所述取放通孔上設置有所述側開門；

所述巖石承載基臺通過高度調節組件設置于所述底板上。

9.根據權利要求1所述的一種微波作用巖石體積變化測量系統，其特征在于，所述測量電路包括放大器和電橋；

所述引線的一端連接所述應變測量裝置，所述引線的另一端通過所述放大器與所述電橋相連，所述電橋與所述電阻應變儀相連。

10.一種微波作用巖石體積變化測量方法，所述巖石體積變化測量方法基于所述權利要求1-9任一項中的巖石體積變化測量系統，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

通過微波控制裝置向巖石試件發射微波；

待微波作用于巖石試件上后，通過環向應變片和測量電路采集第一電阻變化量，通過軸向應變片和測量電路采集第二電阻變化量，并將采集得到的第一電阻變化量和第二電阻變化量輸入電阻應變儀；

電阻應變儀根據第一電阻變化量得到巖石環向體積應變量，根據第二電阻變化量得到巖石軸向體積應變量，并根據巖石環向體積應變量和巖石軸向體積應變量得到總體體積應用量。