一种煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统及方法
【专利摘要】一种煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统及方法，属于煤岩变形破裂监测领域。该系统包括包括：加载机构、传感器单元、数据处理单元、控制器、显示器和数据存储装置；本发明采用加载机构使得煤岩试样变形破裂，在煤岩变形破裂过程中，通过控制器控制传感器单元和数据处理单元同步采集自电位、电荷感应和声发射信号，并在数据存储装置中进行存储，在显示器中实时显示煤岩变形破裂过程自电位、电荷感应和声发射信号的全波形同步信号。该系统及方法能够同步监测煤岩变形破裂过程中的自电位、电荷感应和声发射信号，获得全波形同步信号，且该系统结构简单、制作成本低、可连续多信号同步采集、采集时间长，操作简单。
【专利说明】一种煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤岩变形破裂监测领域，具体涉及一种煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统及方法。
【背景技术】
[0002]冲击地压是矿井的严重自然灾害，随着采掘强度和深度的加大，开采条件越来越复杂，原来没有冲击危险的矿井也出现了冲击现象，冲击地压等矿山动力灾害已经成为矿区安全生产的主要威胁。因此对冲击地压的发生做出准确、及时的预测预报，进而采取措施，防治灾害的发生就变的尤为重要，成为科技工作者和矿山工程技术人员的重要任务，是国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科学问题。
[0003]冲击地压的自电位监测、电荷感应监测和声发射监测各有优势，但应用单一监测手段获取的冲击地压前兆信息往往不够准确，且单一监测手段的监测结果带有片面性，不能够较全面准确地反应矿井深部岩体的失稳断裂发展规律。近年来，煤岩变形破裂过程前兆信号观测技术得到很大改进，但大多都是单独观测，大多只能记录振铃计数、事件持续时间、能量、上升时间等数据，且无法获得全波形(全频段全部的信号波形)，无法传递波形，丧失了更多的有效息。
[0004]因此，需要一种实验系统能够同时监测煤岩变形破裂过程中的自电位、电荷感应和声发射信号，获得煤岩变形破裂过程自电位、电荷感应和声发射信号的全波形同步信号。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的不足，本发明提供一种煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统。
[0006]本发明的技术方案:
[0007]—种煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，包括:加载机构、传感器单元、数据处理单元、控制器、显示器和数据存储装置；
[0008]所述传感器单元，包括多个自电位传感器、多个声发射传感器和多个电荷传感器；所述传感器单兀的输入端同时连接多个自电位传感器的电极探头、多个声发射传感器的声发射探头、多个电荷传感器的电荷探头及控制器的一个输出端；所述多个自电位传感器的电极探头和多个声发射传感器的声发射探头，以避开裂纹为原则，分布布置在煤岩试样体可能出现裂纹的附近位置上；所述多个电荷传感器的电荷探头分布安置在煤岩试样附近位置；
[0009]所述传感器单元的输出端连接数据处理单元的一个输入端，数据处理单元的一个输出端连接显示器的一个输入端，数据处理单元的另一输出端连接数据存储装置的输入端;
[0010]所述控制器的第二输出端连接数据处理单元的另一输入端，控制器的第三输出端连接显示器的另一输入端；所述控制器的输入端通过人机交互界面进行人机交互；
[0011]所述数据处理单元，包括:模数转换器和数据缓存器；所述模数转换器的输入端作为数据处理单元的一个输入端连接传感器单元的输出端；所述模数转换器的输出端连接数据缓存器的一个输入端；数据缓存器的另一输入端作为数据处理单元的另一输入端连接控制器的第二输出端，数据缓存器的一个输出端连接数据存储装置的输入端，数据缓存器的另一输出端连接显示器的另一输入端。
[0012]煤岩试样置于加载机构的加载区域中，所述加载机构为用于对煤岩试样进行加载，使煤岩试样产生变形破裂的机构。
[0013]自电位传感器的电极探头和声发射传感器的声发射探头分别与岩体试样的相应位置的表面直接接触，接触面用耦合剂耦合。
[0014]所述传感器单元用于根据控制器相应的控制指令，同步采集煤岩试样变形破裂过程产生的自电位、电荷感应和声发射全波形信号，并同步转换成模拟电信号传送给数据处理单元。
[0015]所述控制器用于发送相应的控制指令给传感器单元、数据处理单元和显示器。
[0016]所述数据处理单元用于根据控制器相应的控制指令，接收并放大传感器单元发送的模拟电信号，并将其转换为数字电信号，并将转换后的数字电信号发送至数据存储装置进行存储、同时还发送至显示器进行显示。
[0017]所述数据存储装置用于接收并存储模数转换器传送的自电位、电荷感应和声发射数字电信号。
[0018]所述显示器用于根据控制器相应的控制指令，对实时自电位、电荷感应和声发射信号全波形进行同步显示。
[0019]采用铜网，制成封闭式电磁屏蔽构件将煤岩试样、加载机构、传感器单元都罩在该电磁屏蔽构件内，屏蔽外来电磁信号对传感器单元同步采集自电位、电荷感应和声发射信号过程的干扰。
[0020]采用所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统进行煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测的方法，包括如下具体步骤:
[0021]步骤1:将煤岩试样固定在加载机构的相应加载区域；所述加载机构为用于对煤岩试样进行加载，使煤岩试样产生变形破裂的机构；
[0022]步骤2:在煤岩试样体上布置自电位传感器的电极探头、声发射传感器的声发射探头，同时，在煤岩试样附近位置安置电荷传感器的电荷探头；
[0023]根据待监测煤岩试样的形状、节理、裂隙发育状况和破裂规律，将多个自电位传感器的电极探头和多个声发射传感器的声发射探头，以避开裂纹为原则，分布布置在煤岩试样体可能出现裂纹的附近位置上，同时将多个电荷传感器的电荷探头分布安置在煤岩试样附近位置；
[0024]步骤3:在控制器上对采集参数进行设置或调整，所述采集参数包括:采样频率、采样通道、数据保存位置和数据存储文件名；
[0025]步骤4:启动系统，开始预采集煤岩试样的自电位、电荷感应和声发射全波形信号，并在显示器上进行实时显示但不进行保存；
[0026]步骤5:根据显示器显示的全波形信号波形，判断噪声信号幅值是否处于可接受范围，是，则执行步骤6，否，则执行步骤3 ;
[0027]步骤6:在加载机构上设置加载速度、加载方式,启动加载机构对煤岩试样进行加载；
[0028]步骤7:根据控制器相应的控制指令，将采集到的自电位、电荷感应和声发射信号数据实时同步发送至数据存储装置供上层应用、同时还同步发送至显示器进行信号的全波形显示；
[0029]步骤8:待煤岩试样破坏后，同时停止加载机构及信号采集。
[0030]有益效果:本发明的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统能够同步监测煤岩变形破裂过程中的自电位、电荷感应和声发射信号，获得煤岩变形破裂过程自电位、电荷感应和声发射信号的全波形同步信号。本发明的系统结构简单、制作成本低、可连续多信号同步采集、采集时间长，操作简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明一种实施方式的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统结构示意图；
[0032]图2为本发明一种实施方式米用的自电位传感器的传感放大器电路原理图；
[0033]图3为本发明一种实施方式采用的电荷传感器的前置放大电路原理图；
[0034]图4为本发明一种实施方式的数据处理单元的结构示意图；
[0035]图5为本发明一种实施方式的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测方法流程图；
[0036]图6为本发明一种实施方式的各种传感器的探头在煤岩试样上的位置分布不意图。
[0037]其中，1.煤岩试样2.压力机上压力头的上绝缘垫块3.压力机下压力头的下绝缘垫块4.压力机的上压力头5.压力机的下压力头6.电极探头对7.声发射探头8.电荷探头9.传感器单元10.数据处理单元101.模数转换器102.数据缓存器11.显示器12.硬盘13.控制器14.电磁屏蔽构件。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明。
[0039]本发明的一种实施方式给出煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，如图1所示的结构框图，包括:压力机、传感器单元9、数据处理单元10、显示器11、硬盘12、控制器13、电磁屏蔽构件14 ；
[0040]本实施方式的加载机构采用的是压力机，是利用压力机对煤岩试样进行加载使得煤岩试样变形破裂的，所米用的压力机是济南方辰仪器设备有限公司生产的WAW-600D的微机控制电液伺服液压万能试验机，最大试验力达到600KN，该试验机通过微机控制实验力、位移、速度，从实验数据的获得、处理、打印，全部实现自动化。在具体实验时，压力机采用荷载控制模式对煤岩试样I进行单轴加载，加载速度一般控制在20?500N/s。
[0041]本实施方式数据存储装置采用的是硬盘12，型号为WD1502FAEX。
[0042]本实施方式米用的传感器单兀，包括6个自电位传感器、6个声发射传感器和4个电荷传感器。传感器单兀9的输入端同时连接6个自电位传感器的电极探头、6个声发射传感器的声发射探头、4个电荷传感器的电荷探头及控制器13的一个输出端；所述传感器单元9的输出端连接数据处理单元10的一个输入端，数据处理单元10的一个输出端连接显示器11的一个输入端，数据处理单元10的另一输出端连接数据存储装置的输入端；控制器13的第二输出端连接数据处理单元10的另一输入端，控制器13的第三输出端连接显示器11的另一输入端；所述控制器13的输入端通过人机交互界面进行人机交互；
[0043]本实施方式采用的自电位传感器，由电极探头对6和传感放大器组成。两个电极探头均为直径为5mm、厚度为0.5mm的圆形铜片。传感放大器，如图2所不，由电荷灵敏级和放大输出级两部分构成，所述电荷灵敏级主要由输入阻抗高、响应速度快、开环增益大、贴片封装的型号为LMC6001的集成运算放大器构成；所述放大输出级主要由CR-RC滤波器和型号为0P07的集成运算放大器构成，其中CR-RC滤波器由电容C11、电阻R9、电阻RlO和电容C12构成；LMC6001型集成运算放大器的输入端，即2脚和3脚，分别连接两个电极探头，LMC6001的集成运算放大器的输出端，即6脚连接CR-RC滤波器输入端，即与电容Cl I相连；CR-RC滤波器的输出端，即电容C12通过电阻R2与0P07型集成运算放大器的输入端，即2脚并联连接；且在LMC6001型集成运算放大器的2脚和6脚之间分别并联反馈电容C2和反馈电阻Rl以增加电极对微弱的自电位信号的灵敏度和提高传感器的信噪比；通过0P07型集成运算放大器的增益调节端(即GAIN端和6脚)并联外部电阻，在I?101倍之间可以任意调节放大输出级的放大倍数。
[0044]本实施方式米用的声发射传感器的型号为PK31,声发射探头7为PK31型声发射传感器的配套声发射探头，PK31型声发射传感器由美国物理声学公司(PAC)生产的，灵敏度为106db，工作频率为15-40kHz。
[0045]本实施方式采用的电荷传感器由电荷探头8和前置放大电路构成，其中前置放大电路采用的是中国专利ZL200810013033.4中附图3给出的前置放大电路2，如图3所示，记载在该专利的说明书第3页的第一段中，即前置放大电路包括AD8066型运算放大器UlA和UlB,电解电容C24、C25、C36?C38、电容C26?C35和电阻R18?R27 ；U1A的I脚接R20、C28、C31 一端，2脚接C30 —端和C28、R20的另一端，3脚接地，4脚接负电源、C35 一端和C37的负极，8脚接正电源、C34 一端和C38的正极，C34、C35另一端、C38的负极和C37的正极相接并接地；IN接C29、R19 —端和C30的另一端，C29另一端接R21 —端，R21另一端接地，R19另一端接C25正极、C27、R18 一端，R18另一端接C24正极、C26 一端和HV电源，C25、C24负极和C27、C26另一端相接并接地；U1B的4脚接负电源，5脚接R25、R27 一端和C36正极，6脚接R25另一端、R24、R26和C33 一端，7脚接R26、C33另一端和OUT, 8脚接正电源，R24另一端接C32、R23 一端，R23另一端接R22 —端和C31另一端，R22、R27、C32另一端和C36负极相接并接地。电荷探头8用屏蔽线直接连接到前置放大电路的输入端IN端。电荷探头8材料为软磁合金材料，对电荷(电场)有较高的灵敏度，电荷探头8形状为圆形，直径有10mm、20mm、30mm三种。本实施方式采用铜皮对前置放大电路的电路板进行包装屏蔽，可最大限度的限制外界电磁信号对电路的干扰，包装后的前置放大电路形状为圆柱形，尺寸为Φ30Χ 100mm。
[0046]本实施方式采用的数据处理单元10的结构，如图4所示，包括:模数转换器101和数据缓存器102。所述模数转换器101的输入端作为数据处理单元10的一个输入端连接传感器单元9的输出端；所述模数转换器101的输出端连接数据缓存器102的一个输入端；数据缓存器102的另一输入端作为数据处理单元10的另一输入端连接控制器13的第二输出端，数据缓存器102的一个输出端连接数据存储装置的输入端，数据缓存器102的另一输出端连接显示器11的另一输入端。
[0047]本实施方式采用的模数转换器由前置放大器和模数转换电路构成。前置放大器置于传感器单元9与模数转换电路之间，本实施方式采用的前置放大器为具有10倍电压增益的AWA14604型ICP前置放大器，可将小信号放大到标准电平上，同步接收并放大传感器单兀传送的自电位、电荷感应和声发射信号，且将放大后的自电位、电荷感应和声发射模拟电信号传送至模数转换电路处理。模数转换电路用于同步接收前置放大器放大后的自电位、电荷感应和声发射模拟电信号，并将这些信号同步转换为数字信号发送给数据缓存器102，本实施方式采用的模数转换电路为型号为AD976AANZ的16位模数转换芯片，AD976AANZ型模数转换芯片的主要技术参数为:16位分辨率、200KSPS采样通过率、差动输入、并行码输出、3.8μ s的转换时间。数据缓存器102接收AD976AANZ型模数转换器的数字信号并保存至硬盘12，用于上层应用分析煤岩在不同加载条件下变形破裂过程产生的自电位、电荷感应和声发射信号的规律，获得三种信号之间的相互关系，获得煤岩自电位和电荷产生机理，为采用自电位、电荷感应和声发射相结合的方法对矿井动力灾害的发生进行综合预测提供室内实验和理论依据。本实施方式采用的数据缓存器102为型号为IS63LV1024-15TI的数据缓存器，IS63LV1024-15TI型数据缓存器为纳秒级高速静态存储器，功耗低，读写速度快，不断电则不消失，不用刷新，128KbyteS。
[0048]本实施方式中采用的控制器13采用嵌入式测控系统作为中心采样控制器，采用的主板的型号为Intel Desktop Board D201GLY，采用的CPU为Atom 525(双核四线程)，主频达1800M。控制器13分别与数据处理单元中的数据缓存器和显示器11相连接，控制器13根据运行参数设置发送指示信号，控制数据处理单元10中的IS63LV1024-15TI型数据缓存器接收传感器单元9输出的模拟信号，控制显示器11实时显示数据处理单元10接收到的实时自电位、声、电荷感应信号，可同时显示16通道的信号，也可选择某几个通道信号进行显示。根据运行参数的设置，可控制数据处理单元10的数据采集频率(10kHz以下可调)、数据采集的通道、数据保存的位置和数据保存的文件名。根据运行参数的设置，控制器13可控制显示器11显示信号通道、信号绘图范围，同时显示每通道信号的均值和方差等。
[0049]本实施方式中采用的显示器11为三星152N显示器，分辨率为1024x768。显示器11用于根据控制器13的指令，显示数据处理单元采集到的0.5s内的实时自电位、电荷感应和声发射信号的波形。
[0050]本实施方式的电磁屏蔽构件14采用的是铜网，制成400mmx400mmxl50mm的长方体，且与地连接，煤岩试样1、压力机上压力头4、压力机下压力头5、压力机上压力头的上绝缘垫块2、压力机下压力头的下绝缘垫块3、电极探头对6、声发射探头7、电荷探头8、传感器单元9都罩在电磁屏蔽构件内，屏蔽外来电磁信号对传感器单元同步采集自电位、电荷感应和声发射信号过程的干扰。
[0051]采用本实施方式的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统进行煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测的方法，如图5所示，开始于步骤501。
[0052]在步骤502，首先制备直径与高度比为1: 2的圆柱形煤岩试样，在本实施方式采用的圆柱形煤岩试样I直径为50mm,高为100mm。
[0053]在步骤503，将该圆柱形煤岩试样I直立置于压力机上压力头4与压力机下压力头5之间，同时在压力机上压力头4、压力机下压力头5与圆柱形煤岩试样I的两个底面的接触面分别设置有压力机上压力头的上绝缘垫块2、压力机下压力头的下绝缘垫块3，如图1所示，绝缘垫块的材质为聚四氟乙烯。
[0054]在步骤504，将电极探头连接到自电位传感器的输入端、电荷探头连接到电荷传感器的输入端，声发射探头连接到声发射传感器的输入端。
[0055]在步骤505，观察煤岩试样的节理和裂隙发育状况，根据试样形状和试样破裂的规律，将多个自电位传感器的电极探头和多个声发射传感器的声发射探头，以避开裂纹为原贝U，分布布置在煤岩试样可能出现裂纹位置的附近表面上，同时将多个电荷传感器的电荷探头分布安置在煤岩试样附近位置；
[0056]本实施方式的传感器探头在煤岩试样上的位置分布，如图6所不，电极探头和声发射探头均通过导电铜胶或导电银胶耦合剂耦合在煤岩试样上，并用胶带与试样紧贴；电荷探头与煤岩试样表面的距离为10mm。其中，因每个自电位传感器具有一对电极探头，本实施方式中，每个自电位传感器的电极探头以相距8mm成对布置；其中第一对至第三对电极探头分布在沿试样轴向的同一条直线上，设定它们所在的该直线为煤岩试样I的0°轴向起始线。第二对电极探头布置在0°轴向起始线的中点，第二对电极探头与第一对电极探头、第三对电极探头的距离均为30mm，第一对电极探头与圆柱形煤岩试样上端面的距离为20mm，第三对电极探头与圆柱形煤岩试样下端面的距离也为20mm;第四对电极探头、第五对电极探头分别布置在圆柱形煤岩试样的90°轴向线、270°轴向线与其中间截面线的交点上，第六对电极探头布置在180°轴向线上、距离煤岩试样上端面25mm处；第一声发射探头、第二声发射探头布置在煤岩试样的45°轴向直线上，其中第一声发射探头位于距离圆柱形煤岩试样上端面20mm处,第二声发射探头位于距离圆柱形煤岩试样下端面20mm处。第三声发射探头、第四声发射探头布置在煤岩试样的135°轴向直线上，其中第三声发射探头距离圆柱形煤岩试样上端面20mm处，第四声发射探头距离圆柱形煤岩试样下端面20mm处。第五声发射探头、第六声发射探头分别布置在315°轴向线、225°轴向线上,第五声发射探头位于距离煤岩试样上端面20mm处，第六声发射探头距离煤岩试样下端面20mm处；第一电荷探头至第四电荷探头布置在距离圆柱形煤岩试样表面1mm的圆柱形煤岩试样附近，其中第一电荷探头、第二电荷探头分别布置在圆柱形煤岩试样的45°轴向线、135°轴向线与其中间截面相交的位置附近，第三电荷探头布置在圆柱形煤岩试样的225°轴向线，且距离煤岩试样上端面25mm的位置附近，第四电荷探头布置在圆柱形煤岩试样的315°轴向线，且距离煤岩试样下端面25mm的位置附近。
[0057]在步骤506，启动压力机，而不进行加载，因为压力机启动时有较大噪声信号，等压力机运行平稳后，再进行加载。
[0058]在步骤507，在控制器上对采集参数进行设置或调整，所述采集参数包括:采样频率(本实施方式的采样频率最大为10kHz，500Hz到10kHz范围内可调)、采样通道(本实施方式的采样通道最大为16通道)、数据保存位置和数据存储文件名等；
[0059]在步骤508，启动系统，开始预采集煤岩试样的自电位、电荷感应和声发射全波形信号，并在显示器上进行实时显示但不保存到硬盘；
[0060]本系统可以在采样频率为100kHz、采样通道为16时，连续全波形采集时间超过10天。
[0061]在步骤509，根据显示器显示的全波形信号波形，判断噪声信号幅值是否处于可接受范围，是，则执行步骤510，否，则执行步骤507 ；
[0062]在步骤510,在压力机上设置加载速度、加载方式,启动加载机构对煤岩试样进行加载；
[0063]本实施方式中的噪声信号幅值的可接受范围为±0.001V。
[0064]在步骤511，根据控制器的指令，将采集到的自电位、电荷感应和声发射信号实时同步发送至数据存储装置供上层应用和显示器进行显示；
[0065]上层应用可以根据硬盘存储的信号数据，结合试样的岩性、试样的破坏形状、试样的应力应变曲线，对试样加载至破坏的整个过程的自电位、电荷感应和声发射信号进行分析，获得煤岩变形破裂过程自电位、电荷感应和声发射的变化规律，进而获得三种信号之间的相互关系，获得煤岩自电位和电荷产生机理，为米用自电位、电荷感应和声发射相结合的方法对矿井动力灾害的发生进行综合预测提供室内实验和理论依据。
[0066]在步骤512,待煤岩试样破坏后，同时停止加载机构及信号米集。
[0067]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域内的熟练的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
【权利要求】
1.一种煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，其特征在于:包括:加载机构、传感器单元、数据处理单元、控制器、显示器和数据存储装置； 所述传感器单元，包括多个自电位传感器、多个声发射传感器和多个电荷传感器；所述传感器单元的输入端同时连接多个自电位传感器的电极探头、多个声发射传感器的声发射探头、多个电荷传感器的电荷探头及控制器的一个输出端；所述多个自电位传感器的电极探头和多个声发射传感器的声发射探头，以避开裂纹为原则，分布布置在煤岩试样体可能出现裂纹的附近位置上；所述多个电荷传感器的电荷探头分布安置在煤岩试样附近位置； 所述传感器单元的输出端连接数据处理单元的一个输入端，数据处理单元的一个输出端连接显示器的一个输入端，数据处理单元的另一输出端连接数据存储装置的输入端； 所述控制器的第二输出端连接数据处理单元的另一输入端，控制器的第三输出端连接显示器的另一输入端；所述控制器的输入端通过人机交互界面进行人机交互； 所述数据处理单元，包括:模数转换器和数据缓存器；所述模数转换器的输入端作为数据处理单元的一个输入端连接传感器单元的输出端；所述模数转换器的输出端连接数据缓存器的一个输入端；数据缓存器的另一输入端作为数据处理单元的另一输入端连接控制器的第二输出端，数据缓存器的一个输出端连接数据存储装置的输入端，数据缓存器的另一输出端连接显不器的另一输入端。
2.根据权利要求1所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，其特征在于:煤岩试样置于加载机构的加载区域中，所述加载机构为用于对煤岩试样进行加载，使煤岩试样产生变形破裂的机构。
3.根据权利要求1所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，其特征在于:自电位传感器的电极探头和声发射传感器的声发射探头分别与岩体试样的相应位置的表面直接接触，接触面用耦合剂耦合。
4.根据权利要求1所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，其特征在于:所述传感器单元用于根据控制器相应的控制指令，同步采集煤岩试样变形破裂过程产生的自电位、电荷感应和声发射全波形信号，并同步转换成模拟电信号传送给数据处理单元。
5.根据权利要求1所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，其特征在于:所述控制器用于发送相应的控制指令给传感器单元、数据处理单元和显示器。
6.根据权利要求1所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，其特征在于:所述数据处理单元用于根据控制器相应的控制指令，接收并放大传感器单元发送的模拟电信号，并将其转换为数字电信号，并将转换后的数字电信号发送至数据存储装置进行存储、同时还发送至显示器进行显示。
7.根据权利要求1所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，其特征在于:所述数据存储装置用于接收并存储模数转换模块传送的自电位、电荷感应和声发射数字电信号。
8.根据权利要求1所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，其特征在于:所述显示器用于根据控制器相应的控制指令，对实时自电位、电荷感应和声发射信号全波形进行同步显示。
9.根据权利要求1所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统，其特征在于:采用铜网，制成封闭式电磁屏蔽构件将煤岩试样、加载机构、传感器单元都罩在该电磁屏蔽构件内，屏蔽外来电磁信号对传感器单元同步采集自电位、电荷感应和声发射信号过程的干扰。
10.采用权利要求1所述的煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测系统进行煤岩变形破裂过程全波形同步综合监测的方法，其特征在于:包括如下具体步骤: 步骤1:将煤岩试样固定在加载机构的相应加载区域；所述加载机构为用于对煤岩试样进行加载，使煤岩试样产生变形破裂的机构； 步骤2:在煤岩试样体上布置自电位传感器的电极探头、声发射传感器的声发射探头，同时，在煤岩试样附近位置安置电荷传感器的电荷探头； 根据待监测煤岩试样的形状、节理、裂隙发育状况和破裂规律，将多个自电位传感器的电极探头和多个声发射传感器的声发射探头，以避开裂纹为原则，分布布置在煤岩试样体可能出现裂纹的附近位置上，同时将多个电荷传感器的电荷探头分布安置在煤岩试样附近位置； 步骤3:在控制器上对采集参数进行设置或调整，所述采集参数包括:采样频率、采样通道、数据保存位置和数据存储文件名； 步骤4:启动系统，开始预采集煤岩试样的自电位、电荷感应和声发射全波形信号，并在显示器上进行实时显示但不进行保存； 步骤5:根据显示器显示的全波形信号波形，判断噪声信号幅值是否处于可接受范围，是，则执行步骤6，否，则执行步骤3 ； 步骤6:在加载机构上设置加载速度、加载方式，启动加载机构对煤岩试样进行加载；步骤7:根据控制器相应的控制指令，将采集到的自电位、电荷感应和声发射信号数据实时同步发送至数据存储装置供上层应用、同时还同步发送至显示器进行信号的全波形显示； 步骤8:待煤岩试样破坏后，同时停止加载机构及信号采集。
【文档编号】G01N33/24GK104198679SQ201410473355
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】赵扬锋, 刘玉春, 潘一山, 罗浩, 李忠华, 李国臻 申请人:辽宁工程技术大学