围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械液压、电子测量系统，尤其涉及一种围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，可对钻孔应力应变观测仪一类的仪器的等效弹性模量进行传递函数测试。
【背景技术】
[0002]传递函数反映了观测系统输入信号与输出信号之间的函数关系，包括幅频、相频响应。当观测系统相对复杂的时候，采用解析或直接精确测试的方法较为困难。目前，较为普遍的做法是采用阶跃信号响应高阶拟合法，即对测试系统输入一个陡沿的阶跃信号，根据测试系统在此阶跃信号下的响应情况(输出值)，进行高阶拟合，从而测定观测系统的传递函数。
[0003]在地球物理及大地观测中，经常使用各种钻孔类仪器，对钻孔内的地应力、地应变进行观测。观测中，首先在地壳待测部位打孔，再将观测探头下放到待测孔段，使用水泥浇注或机械支撑的方式将观测探头与孔壁耦合，使探头与孔壁达到焊接耦合的边界条件。这样钻孔内岩石的变形便会传递到探头上，应力应变观测探头根据这一变形达到观测的目的。
[0004]为了适应观测环境及观测的要求，这一类仪器的等效模量较高(一般在103Mpa或更高)，使用阶跃信号响应法测定其传递函数，需要各向规则、足够大的、陡沿的阶跃式力信号。大型的高精度机械可以提供足够大的、各向规则，精确的力，但是很难满足陡沿信号的要求；一般的阶跃信号源，虽然足够精确和陡沿，但是信号强度不够，无法使应力应变探头产生足够大的变形。因此，钻孔应力应变观测探头这一类等效模量较高的设备，目前无法测试其传递函数。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种泄压速度快、可以测试应力应变探头的传递函数的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]本发明的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，包括液压舱，所述液压舱内设有待测探头和液压传感器，所述液压舱连接有快速卸压阀、进水管和出水管，所述进水管上设有液压栗和单向截止阀，所述出水管上设有流量控制阀门，所述待测探头和液压传感器分别通过信号线与数据采集器连接。
[0008]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，利用水的不可压缩性，其快速卸压过程可为应力应变探头提供一个足够陡沿的阶跃信号，同时液压舱内的压力属于液体围压，压力各相同性，足够规则，就现有技术而言液压压力也可以做到足够大，因此满足阶跃信号的测试要求。通过测试水压卸压过程中应力应变探头的响应，并做高阶拟合，就可以测试应力应变探头的传递函数。
【附图说明】
[0009]图1为本发明实施例提供的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0011]本发明的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，其较佳的【具体实施方式】是:
[0012]包括液压舱，所述液压舱内设有待测探头和液压传感器，所述液压舱连接有快速卸压阀、进水管和出水管，所述进水管上设有液压栗和单向截止阀，所述出水管上设有流量控制阀门，所述待测探头和液压传感器分别通过信号线与数据采集器连接。
[0013]所述快速卸压阀设有电控开关和口径在10mm以上的大口径出口。
[0014]所述快速卸压阀置于液压舱的顶部。
[0015]所述进水管和出水管的下端分别与蓄水槽连接。
[0016]该系统利用液体不可压缩的特性和液体加压后卸压速度快的特性，提供陡沿的阶跃信号。
[0017]本发明的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，使用液压舱对钻孔应力应变探头进行加压及快速卸压，利用水的不可压缩性，其快速卸压过程可为应力应变探头提供一个足够陡沿的阶跃信号，同时液压舱内的压力属于液体围压，压力各相同性，足够规则，就现有技术而言液压压力也可以做到足够大，因此满足阶跃信号的测试要求。通过测试水压卸压过程中应力应变探头的响应，并做高阶拟合，就可以测试应力应变探头的传递函数。可对钻孔应力应变观测仪一类的仪器的等效弹性模量进行传递函数测试。
[0018]具体实施例:
[0019]如图1所示，测试系统包括:液压舱1、待测探头2、液压栗8、单向截止阀7、流量控制阀门3、液压传感器6、快速卸压阀5、数据采集器9、蓄水槽4。液压舱1与液压栗8连接，通过液压栗可向液压舱1内注水，并将液压舱1内压力提高到0?4Mpa。在液压舱1内安装有液压传感器6，用于记录液压舱1内的压力变化。液压舱顶部安装有快速卸压阀5，在注水打压过程中，快速卸压阀5打开，可将液压舱1内空气排出，保证水充满整个液压舱1体，液压舱1内无存留空气。在实际使用中，打压直至水流从快速卸压阀5 口喷出且无气泡后关闭开关，此时液压舱1内为满水状态。
[0020]快速卸压阀5为电控开关，可快速打开。将待测探头2放入液压舱1，联通压力传感器6，并使待测探头2进入工作状态，记录其输出值；打开快速卸压阀，注水打压，待水流从快速卸压阀5 口喷出，且无气泡，随即关闭开关；调节液压栗8，使液压舱1内达到合适压力；保持此压力，待压力传感器6及测试探头2的输出值稳定后，打开快速卸压阀5 ;由于水的不可压缩性，快速卸压阀5打开的同时，液压舱2内压力会迅速降低，产生压力阶跃，相当于对待测探头2施加了一个阶跃信号。记录液压舱1内压力变化过程和探头的输出值。根据压力阶跃信号和待测探头2的输出值，进行高阶线性拟合，就可以计算出测试探头2的传递函数。
[0021]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，其特征在于，包括液压舱，所述液压舱内设有待测探头和液压传感器，所述液压舱连接有快速卸压阀、进水管和出水管，所述进水管上设有液压栗和单向截止阀，所述出水管上设有流量控制阀门，所述待测探头和液压传感器分别通过信号线与数据采集器连接。2.根据权利要求1所述的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，其特征在于，所述快速卸压阀设有电控开关和口径在10mm以上的大口径出口。3.根据权利要求2所述的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，其特征在于，所述快速卸压阀置于液压舱的顶部。4.根据权利要求1所述的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，其特征在于，所述进水管和出水管的下端分别与蓄水槽连接。5.根据权利要求1至4任一项所述的围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，其特征在于，该系统利用液体不可压缩的特性和液体加压后卸压速度快的特性，提供陡沿的阶跃信号。
【专利摘要】本发明公开了一种围压式钻孔应力应变仪传递函数测试系统，包括液压舱，液压舱内设有待测探头和液压传感器，液压舱连接有快速卸压阀、进水管和出水管，进水管上设有液压泵和单向截止阀，出水管上设有流量控制阀门，待测探头和液压传感器分别通过信号线与数据采集器连接。该系统利用液体不可压缩的特性和液体加压后卸压速度快的特性，提供陡沿的阶跃信号，可对钻孔应力应变观测仪一类的仪器的等效弹性模量进行传递函数测试。
【IPC分类】G01L25/00
【公开号】CN105352660
【申请号】CN201510944606
【发明人】陈征, 熊玉珍, 董云开, 喻建军, 李涛, 吴立恒, 王海忠, 刘凤秋, 李宏
【申请人】中国地震局地壳应力研究所
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月16日