深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统的制作方法

本实用新型涉及高温高压下岩石损伤破坏过程实时监测领域，具体的说，是深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统。

背景技术：

对深地环境下岩石力学性质的研究需要进行高温、高围压三轴试验过程中，经常需要对岩石损伤过程进行声发射耦合以对岩石破裂过程从能量角度进行更加深入的分析。

目前，耦合声发射探测试验使用的声发射测试传感器尚无符合接触良好、接触稳定且便于移位的固定装置，存在以下缺陷：

A、现有的声发射传感器固定套筒设计不合理；三轴腔弧形外壁与传感器不能充分、线性、稳定接触，易导致深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统不能持续稳定接收到电信号；

B、声发射传感器固定装置固定方式不合理，如：胶带粘接、胶带缠绕或橡皮筋绑扎等固定方式；一方面，在试验过程中随着试验腔体的抬升与降落会导致传感器移位，进而影响声发射信号定位点变化，每个试件的初始定位条件都不同；另一方面，试验过程中可能出现声发射传感器脱离甚至脱落三轴试验腔体，从而导致深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统与信号源分离、声发射数据传输中断，影响试验成果的连续性、准确性；此外，胶粘式不容易移位，且拆修过程容易损坏传感器与线路，因此在出现传感器需要检修情况下将会浪费大量人力、财力。

再者，现有试验机上与声发射传感器连接的声发射放大器通常被放置在试验机后平台之上或是将其绑扎挂在试验机两侧立柱上，存在以下缺陷：

C、出现信号线的路线弯折、扭折，影响电信号传输效果，导致检测效果差；

D、声发射放大器与试验机的三轴腔产生接触，高温试验条件下使声发射放大器传导出的信号混乱，不能得出合理、有效的科学试验数据；

E、同批次样品测试中，因更换被测试件品，会使传输线路连接接口被扰动，导致测试过程中的线路稳定性不是恒定状态，从而给测试带来很大的系统误差，影响试验结果的真实性。

因此，为了保证试验数据的准确性、连续性、稳定性，需要为进行岩石力学性质研究用的岩石试验机配置专用的深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统，此系统还要能在高温、高压条件下保证声发射试验过程中信号的准确性、稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统，解决高温高压下岩石损伤破坏试验过程中三轴高温、高压、渗流及其耦合等情况下出现声发射信号干扰、信号不准确的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统，包括安装在岩石力学试验机上的声发射传感器组件、声发射放大器组件，所述岩石力学试验机包括三轴腔底座、安装在三轴腔底座上的三轴腔、固定安装在岩石力学试验机顶部机架上的三轴腔提升油缸，三轴腔提升油缸的输出端安装提升杆且提升杆的提升下端固定在三轴腔的顶部，三轴腔内腔从上至下同轴安装立柱、试件压头、压头底座，立柱通过螺栓固定在岩石力学试验机顶部机架上，压头底座固定在三轴腔底座上，试件压头、压头底座之间为安放试件的空间，三轴腔提升油缸通过提升杆驱使三轴腔沿立柱上下移动；

所述三轴腔外壁设置有一组与试件压头位置对应、一组与压头底座位置对应的两组声发射传感器组件，两组声发射传感器组件之间安装一个三轴腔耦合托架；所述三轴腔耦合托架包括一个板状托架、两个镰刀型支架和至少三个托架螺栓，对称设置的两个镰刀型支架的一端直接通过托架螺栓连接、另一端向远离三轴腔的远端延伸且通过托架螺栓并拢连接在同一个板状托架上，主要由一个板状托架、两个镰刀型支架组合的三轴腔耦合托架的主体部分呈环形并紧箍在三轴腔的外壁；所述岩石力学试验机的机架上安装两组导向柱，声发射放大器组件安装在两根导向柱之间且位于板状托架上方；声发射放大器组件通过信号线与安装在三轴腔上的声发射传感器组件连接。

所述岩石力学试验机工作时，三轴腔向下运动至与三轴腔底座贴合，此时声发射放大器组件与板状托架不接触；所述岩石力学试验机停止工作而提升三轴腔时，三轴腔耦合托架随三轴腔一起提升且板状托架托起声发射放大器组件使声发射放大器组件随动提升。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述声发射放大器组件包括声发射放大器和安装声发射放大器的声发射放大器放置架；所述声发射放大器放置架包括内部分隔为多个隔间、呈框架式结构的结构板和贴合在各个隔间内的PVC隔热层；所述隔间上下两面对开，声发射放大器恰好嵌入隔间且声发射放大器的两端接伸出隔间的信号线。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述结构板的两端分别安装滑轮，两根导向柱上分别设置有供滑轮上下直线滑动的导轨或滑槽，导轨或滑槽最下方的末端高于板状托架的上顶面，使结构板运动到最低的下限位置时声发射放大器也不与板状托架接触。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述滑轮的宽度与滑槽的宽度匹配，滑轮横向发生小弹性变形后卡在滑槽内，此时嵌入滑槽的滑轮能承受声发射放大器放置架及声发射放大器的重量而不会随意滑动；

或者，所述滑轮两个一组并同轴连接，同轴连接的两个滑轮之间间隔而形成能卡接在导轨两侧的空间，位于导轨两侧的两个滑轮横向发生小弹性变形后卡在导轨两侧将导轨夹住，此时夹持导轨的两个滑轮能承受声发射放大器放置架及声发射放大器的重量而不会随意滑动。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述声发射放大器放置架包括设置多个凹槽的结构板和贴合在各个凹槽内的PVC隔热层，凹槽的尺寸与声发射放大器耦合且多个呈一整行平行设置的凹槽在与排列方向垂直设置的两端设置有固定在结构板上的卡扣，卡扣用于固定连接声发射放大器的信号线。

所述凹槽可以单向开口也可以为双向开口。凹槽设置为单向开口时通常为上开口，凹槽设置为双向开口时为上下开口。声发射放大器刚好可以嵌入凹槽中而不会随意掉落，即凹槽的尺寸与声发射放大器耦合。以多个安放声发射放大器的凹槽的排列方向为横向，凹槽中与横向垂直的竖向的两端分别设置卡扣，卡扣焊接或粘接或卡接在结构板上。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述三轴腔的内腔设置半悬空的导热铜丝和测试三轴腔内部温度的内部温度传感器，三轴腔的外壁贴合加热元件和测试三轴腔外壁温度的外部温度传感器，与外部温度传感器、内部温度传感器连接的信号线接入盘沿压头底座的底部环形设置并通过信号线与三轴腔外部的配置显示模块的采集与控制模块通讯连接。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述三轴腔提升油缸与采集与控制模块通讯连接，由采集与控制模块向三轴腔提升油缸输出控制信号进行系统控制；同时，三轴腔提升油缸与油箱连接的油路管线上还设置手动升降设备，由手动升降设备向三轴腔提升油缸输出控制信号进行人工控制。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述声发射传感器组件包括多个声发射探测头和夹具固定弹簧；每个声发射探测头包括一一对应安装的声发射传感器、声发射传感器夹具；

所述声发射传感器夹具包括耦合螺钉和依次螺纹连接的夹具盖、夹具筒、耦合面板；所述夹具盖包括设置内螺纹的盖本体、安装在盖本体内腔底面中心的盖弹簧；所述夹具筒的筒壁两端设置外螺纹，筒壁一端设置有一个供信号线穿过的弧形缺口，且筒壁上沿周向均匀分布三个贯通的耦合孔洞，三个耦合螺钉分别穿过三个耦合孔洞沿夹具筒的径向将声发射传感器夹持在夹具筒内腔的中心；所述耦合面板的上表面平直且中心设置螺纹通孔，耦合面板的下表面沿单轴方向弯曲呈与夹具筒筒壁的外表面贴合的弧面；

三轴腔上同时安装两组与试件两端位置对应的声发射探测头，一组声发射探测头由N个沿三轴腔的外壁周向均匀分布的声发射探测头和将N个声发射探测头首尾相接成环形的夹具固定弹簧组成；所述声发射传感器的两端分别与从弧形缺口伸入声发射探测头内部的夹具固定弹簧连接，均处于拉伸状态的夹具固定弹簧向声发射传感器提供迫使声发射探测头与三轴腔的外壁稳定贴合的压力，N为大于2的正整数。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述夹具筒包括外层金属筒、内层金属筒、冷却水流通管道，同轴套设的外层金属筒、内层金属筒之间形成与冷却水流通管道连通而能通入冷凝液的冷凝腔。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述外层金属筒为铜质，内层金属筒为铜质。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过能快速拆装的三轴腔耦合托架从三轴腔向远处延伸而安装声发射放大器组件，高温试验中三轴腔的高温不会直接传导至声发射放大器，避免了高温对声发射放大器的干扰；由此解决高温高压下岩石损伤破坏试验过程中，三轴高温、高压、渗流及其耦合情况下出现声发射信号干扰、信号不准确的问题。

（2）本实用新型中三轴腔耦合托架主要由两个镰刀型支架、板状托架、托架螺栓组成，一方面，能保持三轴腔耦合托架整体的稳定性，还能在试验过程中随三轴腔的提升/降落进行随动；一方面，三轴腔耦合托架可以很快捷的松脱，按需调整位置后再次紧箍在三轴腔外壁的新位置上。

（3）避免了试验过程中因三轴腔升降对声发射放大器信号传输数据线的扰动，解决了信号线的路线弯折、扭折，克服了电信号传输效果，保证不同岩块测试过程中的检测效果；此外，只需要第一次试验前进行检查后，后续试验中不需要再进行校验，从而还大大提高了试验效率。

（4）在高温试验过程中，在声发射传感器周边通有冷却循环水，有效避免了高温会导致声发射传感器损坏或精度下降的危害，不仅可以在高温下测试而且可以保证不同高温下测试设备工作状态的一致性，从而克服了声发射传感器在高温下测试时温度对测试信号影响的难题，提高了传感器使用寿命，大大节约了经济成本。

（5）声发射传感器夹具中设置有耦合螺钉，能够在声发射定位测试中同时用不同频率和尺寸的传感器进行测试，克服了难以同时用不同频率传感器进行测试的难题，为解释岩石损伤机理，提供了更为完善和可靠的数据。

（6）夹具筒的两端都可以直接连接到耦合面板上，若把夹具筒上开设弧形缺口的一端与带弹簧的夹具盖相连接，那么这样更有助于提高冷却效果；而且将夹具盖卸下后，开口端临空而更有利于更换传感器，若在试验过程中想更换传感器，可以大大节约时间，不仅可以大大提高试验效率，而且更换过程中不会影响其他传感器的耦合和传输效果。

（7）三轴腔升降过程中，连接声发射传感器与声发射放大器的线缆、连接声发射放大器与采集与控制模块的线缆两端连接处始终不被扰动，实现岩石力学试验机在高温、高压情况下声发射信号准确、抗干扰性能强的效果。

附图说明

图1为本实用新型中深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统结构示意图。

图2为本实用新型中三轴腔耦合托架、三轴腔、声发射放大器放置架的连接关系示意图。

图3为三轴腔耦合托架的结构示意图。

图4为声发射传感器夹具的整体结构示意图。

图5为夹具盖的剖面结构示意图。

图6为夹具盖的仰视结构示意图。

图7为夹具筒的结构示意图。

图8为沿耦合孔洞轴线共面进行剖视的结构示意图。

图9为耦合面板的俯视结构示意图。

图10为耦合面板的正视结构示意图。

图11为耦合螺钉的结构示意图。

图12为耦合螺钉安装在夹具筒上夹持试件的示意图。

图13为夹具固定弹簧的结构示意图。

图14为夹具筒的剖面示意图。

图15为导向柱的主视结构示意图。

图16a为开格两行四列的声发射放大器放置架的结构示意图。

图16b为凹槽一行八列的声发射放大器放置架的结构示意图。

图17为导向柱设置滑槽时结构示意图及设置滑槽的导向柱与滑轮的连接关系示意图。

图18为导向柱设置导轨时结构示意图及设置导轨的导向柱与滑轮的连接关系示意图。

其中：1、岩石力学试验机；2、三轴腔提升油缸；3、提升杆；4、提升下端；5、立柱；6、三轴腔；7、夹具固定弹簧；8、声发射传感器夹具；8-1、夹具盖；8-1-1、盖弹簧；8-1-2、盖本体；8-2、夹具筒；8-2-1、弧形缺口；8-2-2、耦合孔洞；8-2-3、外层金属筒；8-2-4、内层金属筒；8-2-5、冷却水流通管道；8-3、耦合螺钉；8-4、耦合面板；9、试件压头；10、三轴腔耦合托架；10-1、板状托架；10-2、镰刀型支架；10-3-1、10-3-2、10-3-3、托架螺栓；11、压头底座；12、信号线接入盘；13、三轴腔底座；14、外部温度传感器；15、导热铜丝；16、内部温度传感器；17、油路管线；18、手动升降设备；20、导向柱；20-1、导轨；20-2、滑槽；23、声发射放大器；25、三轴腔支座延伸架；26、采集与控制模块；27、显示模块；28、加温元件；30、声发射放大器放置架；30-1、结构板；30-2、PVC隔热层；30-3、滑轮；30-4、卡扣。

具体实施方式

实施例1：

如图1-图18所示，本实施例的深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统，包括安装在岩石力学试验机1上的声发射传感器组件、声发射放大器组件，所述岩石力学试验机1包括三轴腔底座13、安装在三轴腔底座13上的三轴腔6、固定安装在岩石力学试验机1顶部机架上的三轴腔提升油缸2，三轴腔提升油缸2的输出端安装提升杆3且提升杆3的提升下端4固定在三轴腔6的顶部，三轴腔6内腔从上至下同轴安装立柱5、试件压头9、压头底座11，立柱5通过螺栓固定在岩石力学试验机1顶部机架上，压头底座11固定在三轴腔底座13上，试件压头9、压头底座11之间为安放试件的空间，三轴腔提升油缸2通过提升杆3驱使三轴腔6沿立柱5上下移动。

岩石力学试验机1通过配置的采集与控制模块26进行系统控制，并通过连接在采集与控制模块26上的显示模块27进行操作界面、测试结果等显示。所述试件压头9、压头底座11之间为安放试件的空间，安装在岩石力学试验机1底部的压头油缸的对中销插入三轴腔底座13底部的对中孔，采集与控制模块26向压头油缸发送指令，控制压头油缸的对中销上升并推动试件压头9与立柱5良好接触。对岩石试件施加力过程中，立柱5承受并传递受力至岩石力学试验机1顶部机架。

如图2、图3所示，所述三轴腔6外壁设置有一组与试件压头9位置对应、一组与压头底座11位置对应的两组声发射传感器组件，两组声发射传感器组件之间安装一个三轴腔耦合托架10；所述三轴腔耦合托架10包括一个板状托架10-1、两个镰刀型支架10-2和至少三个托架螺栓10-3-1、10-3-2、10-3-3，对称设置的两个镰刀型支架10-2的一端直接通过托架螺栓10-3-1连接、另一端向远离三轴腔6的远端延伸且通过托架螺栓10-3-2、10-3-3并拢连接在同一个板状托架10-1上，主要由一个板状托架10-1、两个镰刀型支架10-2组合的三轴腔耦合托架10的主体部分呈环形并紧箍在三轴腔6的外壁；所述岩石力学试验机1的机架上安装两组导向柱20；所述声发射放大器组件安装在两根导向柱20之间且位于板状托架10-1上方，声发射放大器组件通过信号线与安装在三轴腔6上的声发射传感器组件连接。所述导向柱20底端直接焊接或通过螺栓固定在岩石力学试验机1的三轴腔支座延伸架25上。

所述岩石力学试验机1工作时，三轴腔6向下运动至与三轴腔底座13贴合，此时声发射放大器组件与板状托架10-1不接触；所述岩石力学试验机1停止工作而提升三轴腔6时，三轴腔耦合托架10随三轴腔6一起提升且板状托架10-1托起声发射放大器组件使声发射放大器组件随动提升。

用于导向安装声发射放大器放置架30的导向柱20不与板状托架10-1直接接触而独立固定在三轴腔支座延伸架25上。

试验过程中，将试件安放好以后，三轴腔6向下运动至与三轴腔底座13接触，此时声发射放大器组件随动而向下运动至下限位置，此时，声发射放大器组件中声发射放大器23、声发射放大器放置架30与板状托架10-1之间还留有一段距离，即不直接接触。此情况下，三轴腔6的高温对声发射放大器23影响极小。

试验结束后，采集与控制模块26向三轴腔提升油缸2发送指令，通过提升杆3将三轴腔6向上提升，安装在三轴腔6上的三轴腔耦合托架10、声发射传感器组件随三轴腔6一起向上提升，提升一段距离后，板状托架10-1接触到声发射放大器组件的声发射放大器放置架30；继续提升，板状托架10-1从下方托着安装声发射放大器23的声发射放大器放置架30（声发射放大器组件）沿导向柱20一起向上提升，连接声发射传感器与声发射放大器23的线缆、连接声发射放大器23与采集与控制模块26的线缆两端连接处始终不被扰动，实现岩石力学试验机在高温、高压情况下声发射信号准确、抗干扰性能强的效果。

所述声发射放大器组件包括声发射放大器23和安装声发射放大器23的声发射放大器放置架30；所述声发射放大器放置架30包括内部分隔为多个隔间、呈框架式结构的结构板30-1和贴合在各个隔间内的PVC隔热层30-2；所述隔间上下两面对开，声发射放大器23恰好嵌入隔间且声发射放大器23的两端接伸出隔间的信号线。

所述声发射放大器放置架30包括设置多个凹槽的结构板30-1和贴合在各个凹槽内的PVC隔热层30-2，凹槽的尺寸与声发射放大器23耦合且多个呈一整行平行设置的凹槽在与排列方向垂直设置的两端设置有固定在结构板30-1上的卡扣30-4，卡扣30-4用于固定连接声发射放大器23的信号线。

所述声发射放大器放置架30主要为具有八个放置声发射放大器23结构的结构板30-1。

如图16a所示，一个结构板30-1上设置八个内部为PVC隔热层30-2的开格，八个开格呈两行四列排列，可置放8个声发射放大器23。

如图16b所示，一个结构板30-1上设置八个内部为PVC隔热层30-2的凹槽，八个凹槽呈一行八列排列，8个凹槽内分别置1个放声发射放大器23，一个声发射放大器放置架30共放置8个放声发射放大器23。凹槽的两端分别安装用于固定连接声发射放大器23信号线的卡扣30-4，进一步保证接入的信号线平直不弯折、不扭曲。

PVC隔热层30-2，在高温试验过程中能够有效隔绝由高温腔壁传导至外层金属筒壁的热能进一步流动到声发射放大器23上影响声发射信号，通过使用声发射放大器放置架30具有以下有益效果：第一，声发射放大器23能够与三轴腔6的腔壁脱离而隔热，在高温试验过程中减小高温对声发射设备的影响；第二，声发射设备的声发射信号线能够更加平滑的过渡而不是随意弯折，从而保证了信号的顺畅输入与输出，不会产生由于信号线弯折导致的干扰信号、信号弱等问题；第三，避免目前实验室中声发射放大器23大多随意挂在腔室侧壁或叠放在某个支架上，易滑落、不美观的缺陷。

本实施例中，如图2所示，两个一端直接连接且另一端通过同一个板状托架10-1连接的镰刀型支架10-2紧箍在三轴腔6外壁上：一方面，能保持三轴腔耦合托架10整体的稳定性，还能在试验过程中随三轴腔6的提升/降落进行随动；另一方面，三轴腔耦合托架10可以很快捷的松脱，按需调整位置后再次紧箍在三轴腔6外壁的新位置上。

所述声发射放大器放置架30可沿导向柱20向上或向下升降调节。声发射放大器放置架30升降调节的具体结构主要有以下几种：

第一种：

所述结构板30-1的两端分别安装滑轮30-3，两根导向柱20上分别设置有供滑轮30-3上下直线滑动的导轨20-1，导轨20-1最下方的末端高于板状托架10-1的上顶面，使结构板30-1运动到最低的下限位置时声发射放大器23也不与板状托架10-1接触。

如图18所示，所述滑轮30-3两个一组并同轴连接，同轴连接的两个滑轮30-3之间间隔而形成能卡接在导轨20-1两侧的空间，位于导轨20-1两侧的两个滑轮30-3横向发生小弹性变形后卡在导轨20-1两侧将导轨20-1夹住，此时夹持导轨20-1的两个滑轮30-3能承受声发射放大器放置架30及声发射放大器23的重量而不会随意滑动。

第二种：

如图15所示，所述结构板30-1的两端分别安装滑轮30-3，两根导向柱20上分别设置有供滑轮30-3上下直线滑动的滑槽20-2，滑槽20-2最下方的末端高于板状托架10-1的上顶面，使结构板30-1运动到最低的下限位置时声发射放大器23也不与板状托架10-1接触。

如图17所示，所述滑轮30-3的宽度与滑槽20-2的宽度匹配，滑轮30-3横向发生小弹性变形后卡在滑槽20-2内，此时嵌入滑槽20-2的滑轮30-3能承受声发射放大器放置架30及声发射放大器23的重量而不会随意滑动。

如图15所示，导向柱20通过焊接固定且导向柱20顶部或者两端设置开放切口，声发射放大器放置架30通过开放切口进行置入或取出。同时，所述导向柱20上设置有导轨20-1或滑槽20-2，以供声发射放大器放置架30能够上下滑动。

三轴腔6上部与三轴腔6下部连接处与三轴腔耦合托架10上顶面平行。当三轴腔6上部完全放下时，导轨20-1或滑槽20-2对滑轮30-3运动的最低限位始终高于三轴腔耦合托架10上顶面。在高温、高围压试验进行过程中，声发射放大器放置架30能够与三轴腔耦合托架10脱离并隔有一定的距离，使得三轴腔6外壁温度不会通过三轴腔耦合托架10直接传导到声发射放大器23。

实施例2：

本实施例的深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统，包括安装在岩石力学试验机1上的声发射传感器组件、声发射放大器组件，所述岩石力学试验机1包括三轴腔底座13、安装在三轴腔底座13上的三轴腔6、固定安装在岩石力学试验机1顶部机架上的三轴腔提升油缸2，三轴腔提升油缸2的输出端安装提升杆3且提升杆3的提升下端4固定在三轴腔6的顶部，三轴腔6内腔从上至下同轴安装立柱5、试件压头9、压头底座11，立柱5通过螺栓固定在岩石力学试验机1顶部机架上，压头底座11固定在三轴腔底座13上，试件压头9、压头底座11之间为安放试件的空间，三轴腔提升油缸2通过提升杆3驱使三轴腔6沿立柱5上下移动。

所述三轴腔6外壁设置有一组与试件压头9位置对应、一组与压头底座11位置对应的两组声发射传感器组件，两组声发射传感器组件之间安装一个三轴腔耦合托架10；所述三轴腔耦合托架10包括一个板状托架10-1、两个镰刀型支架10-2和至少三个托架螺栓10-3-1；10-3-2；10-3-3，对称设置的两个镰刀型支架10-2的一端直接通过托架螺栓10-3-1连接、另一端向远离三轴腔6的远端延伸且通过托架螺栓10-3-2；10-3-3并拢连接在同一个板状托架10-1上，主要由一个板状托架10-1、两个镰刀型支架10-2组合的三轴腔耦合托架10的主体部分呈环形并紧箍在三轴腔6的外壁；所述岩石力学试验机1的机架上安装两组导向柱20，声发射放大器组件安装在两根导向柱20之间且位于板状托架10-1上方；声发射放大器组件通过信号线与安装在三轴腔6上的声发射传感器组件连接。

所述岩石力学试验机1工作时，三轴腔6向下运动至与三轴腔底座13贴合，此时声发射放大器组件与板状托架10-1不接触；所述岩石力学试验机1停止工作而提升三轴腔6时，三轴腔耦合托架10随三轴腔6一起提升且板状托架10-1托起声发射放大器组件使声发射放大器组件随动提升。

如图1所示，所述三轴腔6的内腔设置半悬空的导热铜丝15和测试三轴腔6内部温度的内部温度传感器16，三轴腔6的外壁贴合加热元件28和测试三轴腔6外壁温度的外部温度传感器14，与外部温度传感器14、内部温度传感器16连接的信号线接入盘12沿压头底座11的底部环形设置并通过信号线与三轴腔6外部的配置显示模块27的采集与控制模块26通讯连接。

进一步地，所述三轴腔提升油缸2与采集与控制模块26通讯连接，由采集与控制模块26向三轴腔提升油缸2输出控制信号进行系统控制；同时，三轴腔提升油缸2与油箱连接的油路管线17上还设置手动升降设备18，由手动升降设备18向三轴腔提升油缸2输出控制信号进行人工控制。

实施例3：

本实施例的深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统，包括安装在岩石力学试验机1上的声发射传感器组件、声发射放大器组件，所述岩石力学试验机1包括三轴腔底座13、安装在三轴腔底座13上的三轴腔6、固定安装在岩石力学试验机1顶部机架上的三轴腔提升油缸2，三轴腔提升油缸2的输出端安装提升杆3且提升杆3的提升下端4固定在三轴腔6的顶部，三轴腔6内腔从上至下同轴安装立柱5、试件压头9、压头底座11，立柱5通过螺栓固定在岩石力学试验机1顶部机架上，压头底座11固定在三轴腔底座13上，试件压头9、压头底座11之间为安放试件的空间，三轴腔提升油缸2通过提升杆3驱使三轴腔6沿立柱5上下移动。

所述三轴腔6外壁设置有一组与试件压头9位置对应、一组与压头底座11位置对应的两组声发射传感器组件，两组声发射传感器组件之间安装一个三轴腔耦合托架10；所述三轴腔耦合托架10包括一个板状托架10-1、两个镰刀型支架10-2和至少三个托架螺栓10-3-1；10-3-2；10-3-3，对称设置的两个镰刀型支架10-2的一端直接通过托架螺栓10-3-1连接、另一端向远离三轴腔6的远端延伸且通过托架螺栓10-3-2；10-3-3并拢连接在同一个板状托架10-1上，主要由一个板状托架10-1、两个镰刀型支架10-2组合的三轴腔耦合托架10的主体部分呈环形并紧箍在三轴腔6的外壁；所述岩石力学试验机1的机架上安装两组导向柱20，声发射放大器组件安装在两根导向柱20之间且位于板状托架10-1上方；声发射放大器组件通过信号线与安装在三轴腔6上的声发射传感器组件连接。

所述岩石力学试验机1工作时，三轴腔6向下运动至与三轴腔底座13贴合，此时声发射放大器组件与板状托架10-1不接触；所述岩石力学试验机1停止工作而提升三轴腔6时，三轴腔耦合托架10随三轴腔6一起提升且板状托架10-1托起声发射放大器组件使声发射放大器组件随动提升。

所述声发射传感器组件包括多个声发射探测头和夹具固定弹簧7；每个声发射探测头包括一一对应安装的声发射传感器、声发射传感器夹具8；

如图4-图14所示，所述声发射传感器夹具8包括耦合螺钉8-3和依次螺纹连接的夹具盖8-1、夹具筒8-2、耦合面板8-4；所述夹具盖8-1包括设置内螺纹的盖本体8-1-2、安装在盖本体8-1-2内腔底面中心的盖弹簧8-1-1；所述夹具筒8-2的筒壁两端设置外螺纹，筒壁一端设置有一个供信号线穿过的弧形缺口8-2-1，且筒壁上沿周向均匀分布三个贯通的耦合孔洞8-2-2，三个耦合螺钉8-3分别穿过三个耦合孔洞8-2-2沿夹具筒8-2的径向将声发射传感器夹持在夹具筒8-2内腔的中心；所述耦合面板8-4的上表面平直且中心设置螺纹通孔，耦合面板8-4的下表面沿单轴方向弯曲呈与夹具筒8-2筒壁的外表面贴合的弧面；

三轴腔6上同时安装两组与试件两端位置对应的声发射探测头，一组声发射探测头由N个沿三轴腔6的外壁周向均匀分布的声发射探测头和将N个声发射探测头首尾相接成环形的夹具固定弹簧7组成；所述声发射传感器的两端分别与从弧形缺口8-2-1伸入声发射探测头内部的夹具固定弹簧7连接，均处于拉伸状态的夹具固定弹簧7向声发射传感器提供迫使声发射探测头与三轴腔6的外壁稳定贴合的压力，N为大于2的正整数。

通常，N取3或4。此时，能以较少的声发射探测头共同形成一个测试面：同平面内声发射探测头数量少于3个则无法有效形成一个完整的测试面；同平面内声发射探测头数量大于4个，既浪费元器件又使工装夹具等结构复杂化，而且不只是对声发射测试效果并无太大贡献反而增加分析难度。

例如：所述N为4，两组共8个声发射探测头，8个声发射探测头中的8个声发射传感器分别与8个声发射放大器23一一对应连接。

所述声发射放大器组件包括声发射放大器23、导向柱20、声发射放大器放置架30，两个竖向固定在三轴腔底座13上的导向柱20分别与声发射放大器放置架30的两端滑动连接，与声发射传感器一一对应连接的声发射放大器23均安装在远离三轴腔6的声发射放大器放置架30上，且声发射放大器23通过穿过弧形缺口8-2-1的信号线向声发射传感器发送放大信号。

本实施例中，所述声发射传感器组件主要包括声发射传感器、安装声发射传感器用的声发射传感器夹具8，且声发射传感器与声发射传感器夹具8一对一安装连接。其中，声发射传感器夹具8包括耦合螺钉8-3和依次螺纹连接的夹具盖8-1、夹具筒8-2、耦合面板8-4，夹具盖8-1、夹具筒8-2、耦合面板8-4依次螺纹连接形成一个整体，从而形成一个完整有效的夹具装置。另一方面，用穿过声发射传感器夹具8的夹具固定弹簧7连接4个声发射传感器并利用处于拉伸状态的弹簧的弹力将4个声发射传感器串联成环形的、向中心收缩的一组声发射探头，利用夹具固定弹簧7的弹力在声发射传感器上形成向心的分力迫使声发射传感器稳定压迫在三轴腔6外壁上，保证声发射传感器与三轴腔6的良好、稳定接触。再者，因为夹具固定弹簧7的弹力可恢复，在需要移动声发射传感器组件位置或拆除维修时不会破坏设备也方便拆装。

4个声发射传感器布置在试件上端对应位置，4个声发射传感器布置在试件下端对应位置，而与8个声发射传感器通过电信号线一一对应连接的8个声发射放大器23统一布置在一块声发射放大器放置架30上。声发射放大器组件相对于声发射传感器组件的伴随性提升是通过紧箍在三轴腔6上的三轴腔耦合架10实现的。

为了更好的说明夹具固定弹簧7与声发射传感器的连接方式，所述声发射传感器的两端设置有用于穿夹具固定弹簧7的连接头的小孔；两个相邻的声发射传感器之间通过一个夹具固定弹簧7直接连接，或者两个相邻的声发射传感器之间通过多个串联的夹具固定弹簧7连接。

为了使声发射传感器能更稳定的贴合在测试点，所述盖弹簧8-1-1从声发射传感器背面施加一个正压力使声发射传感器能紧密贴合在三轴腔6外壁上。盖弹簧8-1-1可以采用上下螺距不同的弹簧，也可以采用等螺距弹簧；可以采用不等径弹簧，也可以采用等径弹簧。

如图14所示，为了方便信号线布置，本实施例中夹具筒8-2的筒壁上开设弧形缺口8-2-1，耦合面板8-4上开设圆孔。具体是指，夹具筒8-2的筒壁一端开设一个正投影面成倒“U”型的弧形缺口8-2-1。所述耦合面板8-4的上表面近左右两侧边沿处各设置有一条凹槽8-4-1；所述凹槽8-4-1的外侧开设两个小直径的圆孔。

如图14所示，为了减少高温对声发射传感器的影响，所述夹具筒8-2包括外层金属筒8-2-3、内层金属筒8-2-4、冷却水流通管道8-2-5，同轴套设的外层金属筒8-2-3、内层金属筒8-2-4之间形成与冷却水流通管道8-2-5连通而能通入冷凝液的冷凝腔。所述外层金属筒8-2-3为铜质，内层金属筒8-2-4为铜质。

本实用新型的重点是为声发射传感器、声发射放大器23分别提供了专用的固定装置，既保证试验过程中声发射传感器能线性且稳定的与三轴腔6接触，又能在需要调整声发射传感器安装位置或拆卸时不破坏任何设备，还能在保证声发射放大器23与声发射传感器有序连接的情况下使声发射放大器23远离三轴腔6而信号不受干扰。也就是说，本实用新型通过能灵活的将声发射传感器稳定贴合在三轴腔6外壁指定位置的声发射传感器组件以及用于将声发射放大器23安装在远离三轴腔6处的声发射放大器组件，升降三轴腔6过程中，信号连接声发射传感器与声发射放大器23的线缆以及信号连接声发射放大器23与岩石力学试验机1中采集与控制模块26的线缆两端连接处始终不被扰动，实现岩石力学试验机1在高温、高压情况下声发射信号准确、抗干扰性能强的效果。

实施例4：

深地复杂环境下岩石破坏时空演化测试系统，包括安装在岩石力学试验机1上的声发射传感器组件、声发射放大器组件，所述岩石力学试验机1包括三轴腔底座13、安装在三轴腔底座13上的三轴腔6、固定安装在岩石力学试验机1顶部机架上的三轴腔提升油缸2，三轴腔提升油缸2的输出端安装提升杆3且提升杆3的提升下端4固定在三轴腔6的顶部，三轴腔6内腔从上至下同轴安装立柱5、试件压头9、压头底座11，立柱5通过螺栓固定在岩石力学试验机1顶部机架上，压头底座11固定在三轴腔底座13上，试件压头9、压头底座11之间为安放试件的空间，三轴腔提升油缸2通过提升杆3驱使三轴腔6沿立柱5上下移动。

所述三轴腔6外壁设置有一组与试件压头9位置对应、一组与压头底座11位置对应的两组声发射传感器组件，两组声发射传感器组件之间安装一个三轴腔耦合托架10；所述三轴腔耦合托架10包括一个板状托架10-1、两个镰刀型支架10-2和至少三个托架螺栓10-3-1；10-3-2；10-3-3，对称设置的两个镰刀型支架10-2的一端直接通过托架螺栓10-3-1连接、另一端向远离三轴腔6的远端延伸且通过托架螺栓10-3-2；10-3-3并拢连接在同一个板状托架10-1上，主要由一个板状托架10-1、两个镰刀型支架10-2组合的三轴腔耦合托架10的主体部分呈环形并紧箍在三轴腔6的外壁；所述岩石力学试验机1的机架上安装两组导向柱20，声发射放大器组件安装在两根导向柱20之间且位于板状托架10-1上方；声发射放大器组件通过信号线与安装在三轴腔6上的声发射传感器组件连接。

所述岩石力学试验机1工作时，三轴腔6向下运动至与三轴腔底座13贴合，此时声发射放大器组件与板状托架10-1不接触；所述岩石力学试验机1停止工作而提升三轴腔6时，三轴腔耦合托架10随三轴腔6一起提升且板状托架10-1托起声发射放大器组件使声发射放大器组件随动提升。

进一步地，所述声发射放大器组件包括声发射放大器23和安装声发射放大器23的声发射放大器放置架30；所述声发射放大器放置架30包括内部分隔为多个隔间、呈框架式结构的结构板30-1和贴合在各个隔间内的PVC隔热层30-2；所述隔间上下两面对开，声发射放大器23恰好嵌入隔间且声发射放大器23的两端接伸出隔间的信号线。

进一步地，所述结构板30-1的两端分别安装滑轮30-3，两根导向柱20上分别设置有供滑轮30-3上下直线滑动的导轨20-1或滑槽20-2，导轨20-1或滑槽20-2最下方的末端高于板状托架10-1的上顶面，使结构板30-1运动到最低的下限位置时声发射放大器23也不与板状托架10-1接触。

进一步地，所述滑轮30-3的宽度与滑槽20-2的宽度匹配，滑轮30-3横向发生小弹性变形后卡在滑槽20-2内，此时嵌入滑槽20-2的滑轮30-3能承受声发射放大器放置架30及声发射放大器23的重量而不会随意滑动；

或者，所述滑轮30-3两个一组并同轴连接，同轴连接的两个滑轮30-3之间间隔而形成能卡接在导轨20-1两侧的空间，位于导轨20-1两侧的两个滑轮30-3横向发生小弹性变形后卡在导轨20-1两侧将导轨20-1夹住，此时夹持导轨20-1的两个滑轮30-3能承受声发射放大器放置架30及声发射放大器23的重量而不会随意滑动。

进一步地，所述三轴腔6的内腔设置半悬空的导热铜丝15和测试三轴腔6内部温度的内部温度传感器16，三轴腔6的外壁贴合加热元件28和测试三轴腔6外壁温度的外部温度传感器14，与外部温度传感器14、内部温度传感器16连接的信号线接入盘12沿压头底座11的底部环形设置并通过信号线与三轴腔6外部的配置显示模块27的采集与控制模块26通讯连接。

进一步地，所述三轴腔提升油缸2与采集与控制模块26通讯连接，由采集与控制模块26向三轴腔提升油缸2输出控制信号进行系统控制；同时，三轴腔提升油缸2与油箱连接的油路管线17上还设置手动升降设备18，由手动升降设备18向三轴腔提升油缸2输出控制信号进行人工控制。

进一步地，所述声发射传感器组件包括多个声发射探测头和夹具固定弹簧7；每个声发射探测头包括一一对应安装的声发射传感器、声发射传感器夹具8；

所述声发射传感器夹具8包括耦合螺钉8-3和依次螺纹连接的夹具盖8-1、夹具筒8-2、耦合面板8-4；所述夹具盖8-1包括设置内螺纹的盖本体8-1-2、安装在盖本体8-1-2内腔底面中心的盖弹簧8-1-1；所述夹具筒8-2的筒壁两端设置外螺纹，筒壁一端设置有一个供信号线穿过的弧形缺口8-2-1，且筒壁上沿周向均匀分布三个贯通的耦合孔洞8-2-2，三个耦合螺钉8-3分别穿过三个耦合孔洞8-2-2沿夹具筒8-2的径向将声发射传感器夹持在夹具筒8-2内腔的中心；所述耦合面板8-4的上表面平直且中心设置螺纹通孔，耦合面板8-4的下表面沿单轴方向弯曲呈与夹具筒8-2筒壁的外表面贴合的弧面。

三轴腔6上同时安装两组与试件两端位置对应的声发射探测头，一组声发射探测头由4个沿三轴腔6的外壁周向均匀分布的声发射探测头和将4个声发射探测头首尾相接成环形的夹具固定弹簧7组成；所述声发射传感器的两端分别与从弧形缺口8-2-1伸入声发射探测头内部的夹具固定弹簧7连接，均处于拉伸状态的夹具固定弹簧7向声发射传感器提供迫使声发射探测头与三轴腔6的外壁稳定贴合的压力。

所述声发射放大器放置架30主要为具有八个两头开格的结构板30-1，开格内部为PVC隔热层30-2。八个两头开格呈两行四列，可置放8个声发射放大器23，声发射放大器23两端对顶格子开面，可接入信号线并保持信号线平直不弯折、扭曲。

PVC隔热层30-2，在高温试验过程中能够有效隔绝由高温腔壁传导至外层金属筒壁的热能进一步流动到声发射放大器23上影响声发射信号，通过使用声发射放大器放置架30具有以下有益效果：第一，声发射放大器23能够与三轴腔6的腔壁脱离而隔热，在高温试验过程中减小高温对声发射设备的影响；第二，声发射设备的声发射信号线能够更加平滑的过渡而不是随意弯折，从而保证了信号的顺畅输入与输出，不会产生由于信号线弯折导致的干扰信号、信号弱等问题；第三，避免目前实验室中声发射放大器23大多随意挂在腔室侧壁或叠放在某个支架上，易滑落、不美观的缺陷。

优选的，所述盖弹簧8-1-1两端直径不同，整体呈锥台型。锥台型盖弹簧8-1-1的大端安装在盖本体8-1-2内底，锥台型盖弹簧8-1-1的小端用于抵触声发射传感器并向声发射传感器施加一个使其能更好贴合在三轴腔6外壁的外推力。而且，锥台型盖弹簧8-1-1自然伸长状态下，小端可以超出盖本体8-1-2。盖弹簧8-1-1直径过小，不能有效固定在盖本体8-1-2中；盖弹簧8-1-1直径过大，又会导致堵塞而无法正常工作。

更进一步，三个耦合螺钉8-3呈直线分布在夹具筒8-2的筒壁上构成耦合系统，目的是

为使声发射传感器夹具8能够固定不同尺寸的声发射传感器，通过调节耦合螺钉8-3上螺帽进丝数调节耦合弹簧的弹力，使耦合面板能够牢牢贴合小尺寸声发射传感器。

通过三个耦合螺钉8-3使得不同尺寸声发射传感器能够固定在声发射传感器夹具8正中心并不能随意晃动，具体做法为：将耦合螺钉8-3中螺栓套入到直径略大于螺栓与耦合孔洞8-2-2的耦合弹簧中，耦合螺钉8-3从夹具筒8-2筒壁内经由耦合孔洞8-2-2伸出，再将螺帽固定：当螺帽旋入更深时，耦合弹簧被压紧，此时螺栓整体往后退，夹具筒8-2筒壁中此时拥有更多空间，能够耦合大尺寸的声发射传感器，当螺帽旋出时，螺栓整体往内挤压，此时能够耦合较小尺寸的声发射传感器。采用三个耦合螺钉8-3进行固定，是根据三角形具有稳定性的特征，并且三点是确定一个平面的最小数值，采用四个或更多耦合螺钉8-3的缺点：①不能实质性提高所需固定的声发射传感器的稳定程度；②浪费材料与人工费用，不够经济；③对应需要在夹具筒8-2筒壁上加工更多的耦合孔洞8-2-2，降低声发射传感器夹具8的强度与整体性。

进一步地，所述夹具筒8-2包括外层金属筒8-2-3、内层金属筒8-2-4、冷却水流通管道8-2-5，同轴套设的外层金属筒8-2-3、内层金属筒8-2-4之间形成与冷却水流通管道8-2-5连通而能通入冷凝液的冷凝腔。

进一步地，所述外层金属筒8-2-3为铜质，内层金属筒8-2-4为铜质。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。