[發明專利]中等應變率巖石動三軸試驗伺服控制方法及設備

在審

• 申請號: 202110493407.2
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN112904784A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 李海波;劉黎旺;李曉鋒;李俊如
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 武漢知伯樂知識產權代理有限公司 42282
• 代理人: 王福新

本發明提供了一種中等應變率巖石動三軸試驗伺服控制方法及設備，包括：獲取圍壓信號并進行調制，對調制后的圍壓信號進行濾波去噪，得到實用級圍壓信號；將實用級圍壓信號轉換為第一數字信號，對第一數字信號進行糾偏得到第一糾偏信號，將第一糾偏信號轉換為第一模擬信號，采用第一模擬信號對圍壓伺服執行機構進行圍向糾偏控制；獲取軸壓信號并對軸壓信號進行調制，對調制后的軸壓信號進行濾波去噪，得到實用級軸壓信號；將實用級軸壓信號轉換為第二數字信號，對第二數字信號進行糾偏得到第二糾偏信號，將第二糾偏信號轉換為第二模擬信號，采用第二模擬信號對軸壓伺服執行機構進行軸向糾偏控制。本發明可以快速采集數據并加載巖樣軸壓與圍壓。

技術領域

本發明實施例涉及巖石力學試驗技術領域，尤其涉及一種巖樣中等應變率動巖石動三軸試驗伺服控制方法及設備。

背景技術

材料的力學特性具有應變率效應特征，峰值強度隨應變率的增加整體呈增大的變化趨勢。開展中等應變率范圍內（中等應變率為）試驗有利于相關工程的建設與工程災害的預防，如核電工程巖體爆破開挖、防護工程建設、地下隧洞巖爆預防等。以往的設備基本采用瞬時加載的方式對材料進行中等應變率的加載，如氣體驅動、炸藥驅動及氣-液混合驅動等。上述驅動模式在開展試驗的過程中，具有一定的問題，包括壓力的不可控制及試驗結果較離散等。這些不良結果所帶來的問題對試驗數據的可靠性具有極大的影響。為得到穩定且可靠的試驗結果，則需在試驗過程中維持試樣所處的應力狀態穩定。對于中等應變率試驗而言，采集與處理數據的速度要求較高，通常為毫秒量級，故開發一種中等應變率巖石動三軸試驗伺服控制方法及設備具有較大的挑戰性，也是業界亟待解決的技術問題，該問題的解決將有效地克服上述相關技術中的缺陷。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明實施例提供了一種中等應變率巖石動三軸試驗伺服控制方法及設備。

第一方面，本發明的實施例提供了一種中等應變率巖石動三軸試驗伺服控制方法，包括：獲取圍壓信號并對圍壓信號進行調制，對調制后的圍壓信號進行濾波去噪，得到實用級圍壓信號；將實用級圍壓信號轉換為第一數字信號，對第一數字信號進行糾偏得到第一糾偏信號，將第一糾偏信號轉換為第一模擬信號，采用第一模擬信號對圍壓伺服執行機構進行圍向糾偏控制；獲取軸壓信號并對軸壓信號進行調制，對調制后的軸壓信號進行濾波去噪，得到實用級軸壓信號；將實用級軸壓信號轉換為第二數字信號，對第二數字信號進行糾偏得到第二糾偏信號，將第二糾偏信號轉換為第二模擬信號，采用第二模擬信號對軸壓伺服執行機構進行軸向糾偏控制。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的中等應變率巖石動三軸試驗伺服控制方法，所述將實用級圍壓信號轉換為第一數字信號包括：采用毫秒級頻響的模數轉換元器件將實用級圍壓信號轉換為第一數字信號；所述將實用級軸壓信號轉換為第二數字信號包括：采用毫秒級頻響的模數轉換元器件將實用級軸壓信號轉換為第二數字信號。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的中等應變率巖石動三軸試驗伺服控制方法，所述將第一糾偏信號轉換為第一模擬信號包括：采用毫秒級頻響的數模轉換元器件將第一糾偏信號轉換為第一模擬信號；所述將第二糾偏信號轉換為第二模擬信號包括：采用毫秒級頻響的數模轉換元器件將第二糾偏信號轉換為第二模擬信號。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的中等應變率巖石動三軸試驗伺服控制方法，所述獲取圍壓信號并對圍壓信號進行調制，以及所述獲取軸壓信號并對軸壓信號進行調制，包括：

其中，為對圍壓信號或軸壓信號進行調制后的信號輸出；為調頻指數；k為調頻靈敏度；為圍壓信號或軸壓信號的輸出；為圍壓信號或軸壓信號的幅度；為圍壓信號或軸壓信號的頻率；t為時刻；為載波信號的輸出；為載波信號的幅度；為載波信號的頻率。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的中等應變率巖石動三軸試驗伺服控制方法，所述對調制后的圍壓信號進行濾波去噪，得到實用級圍壓信號，以及所述對調制后的軸壓信號進行濾波去噪，得到實用級軸壓信號，包括：