内置式岩样内孔径向变形测试装置的制作方法

本发明涉及一种岩样变形测试装置，特别涉及一种内置式岩样内孔径向变形测试装置。

背景技术：

在进行有内孔的岩石力学特性试验时，需要对内孔的变形进行测试，由于岩样的内孔尺寸小，内孔试验时处于封闭状态，不易直接监测其变形，而且引伸计不容易固定于岩样内孔径内，测量内孔径向变形很不方便而且测量结果不精准。

因此，有必要对现有技术中的引伸计进行改进，使其易于检测岩样内孔径向变形，且测量结果精准。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种内置式岩样内孔径向变形测试装置，使其易于检测岩样内孔径向变形，且测量结果精准。

本发明的内置式岩样内孔径向变形测试装置，包括可放置于待测岩样内孔内并可随待测岩样内孔径向变形而变形的环状引伸计、用于使所述环状引伸计贴附于待测岩样内孔壁的贴附装置和用于感应环状引伸计变形的传感器；

所述环状引伸计为设有开口的圆环，圆环开口一端设置有滑杆，所述滑杆可沿其自身轴向相对开口另一端单自由度滑动。

进一步，所述贴附装置包括主骨架、次骨架、第一圆盘和第二圆盘；所述第一圆盘、第二圆盘和所述环状引伸计三者的圆心共线，第二圆盘到环状引伸计的距离小于第一圆盘到环状引伸计的距离，第一圆盘和第二圆盘之间设置有拉伸弹簧；所述主骨架的一端铰接于所述环状引伸计，另一端铰接于第一圆盘；所述次骨架的一端铰接于第二圆盘，另一端铰接于主骨架。

进一步，所述第二圆盘背向第一圆盘的一面设置有支撑杆。

进一步，所述传感器电容式传感器，所述电容式传感器的电容可随所述滑杆滑动而变化。

进一步，所述电容式传感器包括设置于所述圆环开口无滑杆端的电极板，所述电极板包括第一电极板和第二电极板，所述滑杆伸入第一电极板和第二电极板之间并可沿其自身轴向在电极板表面单自由度滑动。

进一步，所述滑杆的轴径小于第一电极板和第二电极板之间的距离，滑杆靠近电极板的端部轴径增大至可与电极板接触形成可沿电极板表面单自由度滑动的滑板。

进一步，还包括用于防止所述滑板滑出所述第一电极板和第二电极板之间的限位装置。

进一步，所述限位装置包括设置于所述滑板和圆环开口端之间的弹簧。

进一步，所述限位装置还包括设置于所述第一电极板和第二电极板之间的限位板。

本发明的有益效果：本发明的内置式岩样内孔径向变形测试装置，可放置于待测岩样内孔内，并且设置有贴附装置使得引伸计与待测岩样内孔内壁紧密接触，测量岩样内孔径向变形方便，且测量结果精准。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中电容式传感器附近的放大结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1的俯视图，图3为图2中电容式传感器附近的放大结构示意图，如图所示：本发明的内置式岩样内孔径向变形测试装置，包括可放置于待测岩样内孔内并可随待测岩样内孔径向变形而变形的环状引伸计2、用于使所述环状引伸计2贴附于待测岩样内孔壁的贴附装置和用于感应环状引伸计2变形的传感器3；环状引伸计2为设有开口的圆环，圆环开口一端设置有滑杆21，滑杆21可沿其自身轴向相对开口另一端单自由度滑动，通过滑杆滑动引起圆环增大或减小以实现环状引伸计2随待测岩样内孔径向变形而变形；传感器3可以选择电容式传感器、电阻式传感器或光学传感器，当然传感器可以连接接中央处理器和显示器等外围设备便于观察所测径向形变数值；测试岩样内孔径向形变时将环状引伸计放入待测岩样内孔径内，通过贴附装置使环状引伸计贴附于待测岩样内孔孔壁，待测岩样内孔径向变形引起环状引伸计变大或变小，环状引伸计变大或变小导致滑杆滑动，再通过传感器测出环滑杆滑动换算为岩样内孔径向变形；本发明可放置于待测岩样内孔内，测量岩样内孔径向变形方便，且测量结果精准。

本实施例中，所述贴附装置包括主骨架1、次骨架6、第一圆盘4和第二圆盘7；所述第一圆盘4、第二圆盘7和所述环状引伸计2三者的圆心共线，第二圆盘7到环状引伸计的距离小于第一圆盘4到环状引伸计的距离，第一圆盘4和第二圆盘7之间设置有拉伸弹簧5；所述主骨架1的一端铰接于所述环状引伸计2，另一端铰接于第一圆盘4；所述次骨架6的一端铰接于第二圆盘7，另一端铰接于主骨架1；在拉伸弹簧的拉力作用下，第一圆盘和第二圆盘有靠近的趋势从而使次骨架推动主骨架形成向外扩张的趋势从而保证环状引伸计始终贴附于待测岩样内孔壁，当待测岩样内孔孔壁变形缩小时环状引伸计可将受力传递给主骨架和次骨架引起第一圆盘和第二圆盘之间距离增大使拉伸弹簧的拉伸程度增大以进行缓冲，而且由于通过主骨架和次骨架的传递，当待测岩样内孔径向变小时，贴附装置对环状引伸计变形的阻力小；本结构保证实验过程中无论径向位移变大或变小，都能使环状引伸计贴于孔壁，测得正确的变形。

本实施例中，所述第二圆盘7背向第一圆盘4的一面设置有支撑杆8，支撑杆8可以设置为长度可调节的结构，具体结构采用现有技术即可，此处不再予以赘述；支撑杆8可以固定和支撑贴附装置，使其结构更加稳定，拉动支撑杆8使拉伸弹簧5拉伸程度增大，从而使环状引伸计2变小，便于将环状引伸计2放入待测岩样内孔或从待测岩样内孔中取出。

本实施例中，所述传感器3电容式传感器，其电容可随滑杆滑动而变化；可以在滑杆的非连接端设置一个与滑杆轴向垂直的第一电极板，在环状引伸计开口无滑杆端设置与第一电极板平行的第二电极板(图中未标示)，通过滑杆滑动导致电极板之间距离的变化引起电容变化，将电容变化与环状引伸计变形之间的关系进行标定即可测出结果，也可以设置为其他引起电容式传感器电极板正对面积或相对距离随滑杆滑动而变化的结构，均能实现本发明的目的；电容式传感器高阻抗、小功率的特点使其需要输入的能量极小，能感应到岩样内孔径向的微小变形，灵敏度好；电容式传感器相对电阻式传感器而言本身发热小，因而温度稳定性好；由于电极板间的静电引力很小，可动部分做可以得很小很薄，因此其固有频率很高，动态响应时间短，能在几兆赫的频率下工作，有利于实现对岩样内孔径向形变的动态测量。

本实施例中，所述电容式传感器包括设置于所述圆环开口无滑杆端的电极板，所述电极板包括第一电极板31和与第一电极板相互平行的第二电极板32，所述滑杆21伸入第一电极板31和第二电极板32之间并可沿其自身轴向在电极板表面单自由度滑动,当然滑杆21需要采用绝缘绝磁材料制成，电极板之间可直接采用空气作为介质；当滑杆21滑动时可以引起第一电极板31和第二电极板32之间正对面积的变化从而引起电容的变化，根据公式电容C＝εS/d(ε为电极板间介质的介电常数，S为极板正对面积，d为电极板间的距离)，当ε和d为固定值时，电容C的变化与正对面积S的变化之间为线性关系，便于标定。

本实施例中，所述滑杆21的轴径小于第一电极板31和第二电极板32之间的距离，滑杆21靠近电极板的端部轴径增大至可与电极板接触形成可沿电极板表面单自由度滑动的滑板；减小滑杆与电极板之间的摩擦面积从而减小摩擦对电容造成的误差。

本实施例中，还包括用于防止所述滑板滑出所述第一电极板31和第二电极板32之间的限位装置；当环状引伸计增大导致滑杆滑出第一电极板和第二电极板之间时，电容不再随滑杆的滑动而变化，已经超出本发明的量程。

本实施例中，所述限位装置包括设置于所述滑板和圆环开口端之间的弹簧，可以在滑板与无滑杆端之间设置压缩弹簧34，还可以在滑板与有滑杆端之间设置拉伸弹簧(图中未标示)；该结构不仅可以防止滑板滑出所述第一电极板和第二电极板之间，还可以辅助起到将环状引伸计贴附于待测岩样内孔孔壁的预紧作用。

本实施例中，所述限位装置还包括设置于所述第一电极板31和第二电极板32之间的限位板33；防止环状引伸计变形过大而导致弹簧超过弹性形变范围。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。