用于爆炸场毁伤环境的声发射传感器现场安装保护装置

1.本实用新型属于典型极端毁伤工况下信号测量领域，具体涉及一种用于爆炸场毁伤环境的声发射传感器现场安装保护装置，适用于在高温、高压、强冲击振动的动态环境下测量声发射信号。


背景技术：

2.声发射检测技术被广泛应用于石油化工、电力、楼房、桥梁、隧道大坝、航空航天、交通运输行业的诸多容器检测、复合材料性能试验、结构状态监测等领域。声发射信号强度弱、频带宽，需要借助专用声发射传感器才能实现信号的高灵敏度无损捕捉。实际工程中，需要将声发射传感器敏感面紧密贴合待测材料作用面，传感器与材料之间的贴合程度直接决定了声发射信号的捕捉质量，关系到声发射探测的成败，声发射传感器现场安装状态的确认至关重要。
3.近年来声发射检测技术在爆炸力学测试领域得到了快速推广应用，有力促进了含能材料等领域的技术进步，但是含能材料、战斗部等爆炸场测试属于典型极端毁伤环境，爆炸形成的强冲击振动、高温高压、快速高动能破片给声发射传感器现场测试带来了较大挑战：首先强冲击振动使得传感器可能与测试材料作用面脱离接触，造成短暂测试失败；同时高温高压带来的寄生效应造成传感器产生虚假输出；快速高动能破片一旦击中声发射传感器将会导致传感器损坏。
4.现有的传感器固定方式主要有机械固定、磁吸附固定以及负压式固定等。机械固定通过固定夹具和紧固螺丝将传感器固定于待测材料的作用面，此种固定方式防冲击振动性能较好，但螺钉固定需要在被测材料表面打孔，对于声发射实验来说，孔洞边缘将导致声发射信号产生不必要的反射，对声发射传感器所测得的信号产生干扰，影响所测信号的准确性；磁吸附固定通过磁吸力固定声发射传感器，然而爆炸场的高温环境会导致磁性的降低甚至消失，声发射传感器易与测试材料作用面脱离接触，不适用于爆炸场的声发射检测；负压式固定装置通过压力差带动传感器装置紧贴试件表面，但这种方式对装置的密封性要求较高，无法在爆炸场的强冲击振动环境下实现声发射信号的正常测量，且高温环境导致气体膨胀，吸附的稳定性得不到保证。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于爆炸场毁伤环境的声发射传感器现场安装保护装置，可为声发射传感器在爆炸场的高温、高压、强冲击振动的极端动态测试工况下提供支撑与保护，同时减小高温、高压、强冲击振动等极端外界环境带来的信号干扰，从而提高测试精度。
6.实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种用于爆炸场毁伤环境的声发射传感器现场安装保护装置，包括靶板框架、导轨框架、导轨组、第一滑块、第二滑块、传感器保护件、导向组件、弹簧、固定块，靶板框架和导轨框架平行间隔设置并连为一个整体框架；导轨
组包括一根第一导轨和两根第二导轨，两根第二导轨固定在导轨框架正面的一对对边上，所述正面正对靶板框架，第一导轨的两端分别通过第二滑块与两根第二导轨滑动连接，固定块通过第一滑块与第一导轨滑动连接；导向组件的背面伸入固定块，并能够沿固定块滑动，导向组件和固定块之间设有弹簧，导向组件的正面固连有传感器保护件，靶板固定在靶板框架的正面，声发射传感器通过压环与传感器保护件实现压紧配合，通过滑块在导轨组上移动位置，当滑块锁紧后，声发射传感器固定在靶板背面指定位置。
7.本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于：
8.（1）本实用新型采用了导轨组的形式来对声发射传感器进行靶板所在平面内任意位置的安装定位，扩大了其应用范围，使实验装置的适应性极大提高。
9.（2）本实用新型的靶板框架在与靶板平行的截面上的面积不小于靶板面积，在这一条件下，靶板的安装只需在固定孔位打孔，保证了靶板内部的完整性，消除了因在靶板内部打孔产生的不必要边缘，从而减少了反射信号的产生，提高了所测信号的准确性。
10.（3）本实用新型采用了导轨组和连接件相结合的形式，在纵向和横向两个维度为声发射传感器提供了支撑，提高了在爆炸场强冲击振动的典型极端毁伤工况下声发射传感器工作的稳定性。
11.（4）本实用新型采用了弹簧施加压力与胶体粘合相结合的方式使声发射传感器敏感面与靶板背面紧密接触，有效避免了在爆炸场的强冲击振动工况下声发射传感器敏感面与靶板背面脱离情况的发生。
12.（5）本实用新型采用了传感器保护件，为处于爆炸场高温、高压、强冲击振动的典型极端毁伤工况下的声发射传感器提供了保护，减小了声发射传感器被破片或其它外界环境因素损毁的概率。
13.（6）本实用新型传感器保护件内填充有隔热材料（如硅脂），在时域内延缓了温度变化对于声发射传感器测量信号的影响，减小了高温对测量信号的干扰，避免了虚假输出，降低了高温条件下测得的声发射传感器信号的处理难度，提高了高温情况下声发射传感器工作的可靠性。
附图说明
14.图1为本实用新型用于爆炸场毁伤环境的声发射传感器现场安装保护装置的整体示意图。
15.图2为本实用新型的局部爆炸图。
16.图3为本实用新型导向组件、弹簧和固定块的装配示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
18.结合图1~图3，本实用新型所述的一种用于爆炸场毁伤环境的声发射传感器现场安装保护装置，包括靶板框架10、导轨框架9、导轨组、第一滑块5、传感器保护件1、导向组件2、弹簧3、固定块4和两个第二滑块7，靶板框架10和导轨框架9平行间隔设置，两者通过螺栓固连为一个整体框架。导轨组包括一根第一导轨6和两根第二导轨8，两根第二导轨8固定在导轨框架9的一对对边上，所述固定面（正面）正对靶板框架10，第一导轨6的两端分别通过
第二滑块7与两根第二导轨8滑动连接，第一导轨6与两根第二导轨8垂直。固定块4通过第一滑块5与第一导轨6滑动连接。导向组件2的背面伸入固定块4，并可沿固定块4滑动，导向组件2和固定块4之间设有弹簧3，导向组件2的正面固连有传感器保护件1，靶板固定在靶板框架10的正面，声发射传感器11与保护套筒1-2通过两个压环12实现压紧配合，使得传感器保护件1套在声发射传感器11的外壁。通过第一滑块5与两个第二滑块7在导轨组上移动位置，第一滑块5与两个第二滑块7锁紧时，声发射传感器11固定在靶板背面指定位置。此外，为使声发射传感器11的敏感面紧密贴合靶板，可通过粘合剂对声发射传感器11与靶板的连接进一步加固。
19.第一滑块5和第二滑块7移动到位置后，均可自锁，通过导轨组、第一滑块5、第二滑块7调节传感器保护件1在二维平面上的位置。
20.传感器保护件1包括第一固定板1-1和保护套筒1-2，保护套筒1-2固定在第一固定板1-1的正面，保护套筒1-2的外侧壁上沿轴向开有开口槽，声发射传感器11设置在保护套筒1-2内，声发射传感器11沿开口槽走线。
21.导向组件2包括第二固定板2-1、导向筒2-2和m根导向杆2-3，m=2~4，导向筒2-2固定在第二固定板2-1背面，第二固定板2-1的正面和第一固定板1-1的背面固连。m根导向杆2-3均匀环绕导向筒2-2布置在第二固定板2-1的背面。
22.固定块4的正面开有盲孔，环绕盲孔开有m个导向孔，弹簧3一端伸入导向筒2-2，另一端伸入盲孔，导向杆2-3配合压入导向孔中，同时导向筒2-2压入盲孔，弹簧3为预压弹簧，为声发射传感器11紧贴靶板提供足够压力，同时起到限制导向组件2运动范围的作用，为声发射传感器10提供径向支撑，防止因强冲击振动造成发射传感器10脱离靶板。导向筒2-2与固定块4配合，可确保弹簧3提供的压力方向仅具有一个自由度，不会因导向组件2沿声发射传感器11径向移动引起声发射传感器11的位移，保证了声发射传感器11的稳定性。
23.保护套筒1-2与声发射传感器11之间涂覆隔热材料（如硅脂），保护套筒1-2的高不超过声发射传感器11高度，使声发射传感器11的敏感面与靶板背面紧密接触。
24.传感器保护件1主要有两个功能：
25.（1）对处于爆炸场高温、高压、强冲击振动的典型极端毁伤工况下的声发射传感器11提供保护，减小声发射传感器11被快速高动能破片或其余外界环境因素损毁的概率。
26.（2）在时域上延缓了温度变化对于声发射传感器11所测信号的影响，尽可能减小了爆炸场高温、高压工况带来的寄生效应，降低了高温条件下声发射传感器11所测得信号的处理难度，提高了声发射传感器11在高温情况下工作的可靠性。