一种岩石单轴压缩试样双向无线可变差动传感器的制作方法

1.本实用新型属于岩石力学试验研究领域，具体涉及一种岩石单轴压缩试样双向无线可变差动传感器。


背景技术：

2.目前我国煤矿开采、隧道开挖常遇到各种复杂的地质情况，煤岩巷道围岩应力、岩石的硬度成为制约巷道掘进的主要因素。岩石是自然界常见的材料之一，也是人类建造工程较常用的材料，因此研究并了解岩石材料基本物理和力学性质对工程结构的安全性设计具有非常重要的意义。
3.巷道围岩的物理力学性质识别主要是以岩石学、矿物学和地球化学为理论指导，利用岩石样品肉眼观察、镜下观察、化学成分分析、物理力学试验等技术，以岩石颜色、结构、构造、矿物成分及强度等特征条件等为依据对岩石准确定性的过程。现今随着实验方法和实验器材的不断改进发展，传统上下环整体式圆环的轴向引伸计存在几个显著的问题：(1)试样安装耗时时间长，安装过程繁琐需要反复对齐上下环和调整上下环水平度；(2)整体式圆环引伸计匹配适用性差，如需在试样上加装新型压头，压头部分位置可能比引伸计上下环直径大，导致无法安装轴向引伸计；(3)引伸计与试验机连接采用线式插头，每个岩石试样安装都需要插拔插头，导致信号线与引伸计连接处易损坏，维修难。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种岩石单轴压缩试样双向无线可变差动传感器，结构简单，使用方便，便于室内岩石单轴压缩试验信号监测。
5.本实用新型提供一种岩石单轴压缩试样双向无线可变差动传感器，具体通过以下技术方案实现的：
6.所述传感器包括铜丝杆、上圆环、上垫块、径向引伸计、下垫块、下圆环、轴向引伸计。
7.所述上圆环包括第一弹性拉环、第一拉杆、第一夹板连接环、第一圆环、第一圆形夹板、铜丝杆固定孔，所述第一弹性拉环通过第一拉杆与第一夹板连接环连接，第一夹板连接环嵌固于第一圆形夹板中心，第一圆形夹板分为三部分，通过第一夹板连接环连接，通过第一弹性拉环的拉伸与压缩调整第一夹板连接环的缩小和放大，从而调整第一圆形夹板的直径，所述铜丝杆固定孔内部呈螺纹形，保证铜丝杆的固定。
8.所述下圆环包括第二弹性拉环、第二拉杆、第二夹板连接环、第二圆环、第二圆形夹板、轴向线圈、无线发射装置，所述第二弹性拉环通过第二拉杆与第二夹板连接环连接，第二夹板连接环嵌固于第二圆形夹板中心，第二圆形夹板分为三部分，通过第二夹板连接环连接，通过第二弹性拉环的拉伸与压缩调整第二夹板连接环的缩小和放大，从而调整第二圆形夹板的直径，所述轴向线圈内部含有电磁传感器，通过铜丝杆端部的引伸棒移动监测轴向变形，监测的变形数据通过无线发射装置传递给试验仪器及计算机中心。
9.所述径向引伸计包括限位杆、铜丝杆、连接块、固定螺丝、弹簧、链条、径向线圈、无线发射装置，所述限位杆限定两个连接块的距离，所述弹簧通过固定螺丝连接与两个连接块开口之间，用于环形开口连接的弹性限制，所述链条铰接于两个连接块上，用于固定径向引伸计与岩石试样中心，所述径向线圈内部含有电磁传感器，通过铜丝杆端部的引伸棒移动监测径向变形，监测的变形数据通过无线发射装置传递给试验仪器及计算机中心。
10.所述径向引伸计中链条的长度可通过改变活节的数量进行调整，对不同尺寸的试件均可紧密接触，链条的结构由滚珠组成，以减小链条与岩石试样的摩擦力。
11.所述的轴向引伸计及径向引伸计均包括相同的铜丝杆，铜丝杆端部设置有金属引伸棒，用于切割所述轴向线圈及径向线圈内电磁传感器的磁感线，从而产生变形信号，监测变形数据。
12.所述的上垫块及下垫块分别设置于上圆环及下圆环内，通过第一圆形夹板及第二圆形夹板固定，用于固定岩石试样，传递试验仪对岩石试样的压缩力，上垫块、下垫块的尺寸、形状及材料完全相同。
13.所述的上圆环及下圆环采用不锈钢金属制成，外形完全相同，内环直径限定为75cm，第一夹板连接环、第二夹板连接环的尺寸限定范围为25-75cm，根据试件的尺寸选择不同直径的垫块，第一夹板连接环、第二夹板连接环的直径通过第一弹性拉环、第二弹性拉环控制弹性变化，夹紧上、下垫块。
14.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：
15.(1)一种岩石单轴压缩试样双向无线可变差动传感器可通过无线方式与单轴仪及计算机连接，实现无线数据传输；(2)传感器分为径向及轴向两个独立部分，数据采集互不影响，不会因为试件的尺寸收到影响；(3)径向引伸计通过弹簧夹紧试件，通过链条固定试件，链条长度可通过改变活节的数量进行调整，对不同尺寸的试件均可保证紧密接触，保证数据的准确性；(4)传感器结构简单，每次更换试件方便操作，节约大量时间，便于推广室内。
16.下面结合附图对本实用新型的一种岩石单轴压缩试样双向无线可变差动传感器作进一步说明。
附图说明
17.图1为本实用新型系统的结构示意图；
18.图2为上圆环结构示意图；
19.图3为下圆环结构示意图；
20.图4为径向引伸计结构示意图；
21.图5为铜丝杆装置结构示意图
22.附图标记说明：
23.1、铜丝杆，2、上圆环，3、上垫块，4、径向引伸计，5、岩石试样，6、下垫块，7、下圆环；8、轴向引伸计；
24.1-2、引伸棒；
25.2-1、第一弹性拉环，2-2、第一拉杆，2-3、第一夹板连接环，2-4、第一圆环，2-5、第一圆形夹板，2-6、铜丝杆固定孔；
26.4-1、限位杆，4-2、铜丝杆，4-3、连接块，4-4、固定螺丝，4-5、弹簧，4-6链条，4-7、径向线圈，4-8、无线发射装置；
27.7-1、第二弹性拉环，7-2、第二拉杆，7-3、第二夹板连接环，7-4、第二圆环，7-5、第二圆形夹板，7-6、轴向线圈，7-7、无线发射装置。
具体实施方式
28.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。此处描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
29.如图1所示，本实用新型提供一种岩石单轴压缩试样双向无线可变差动传感器，具体的，包括铜丝杆1，上圆环2，上垫块3，径向引伸计4，岩石试样5，下垫块6，下圆环7，轴向引伸计8；上垫块3、下垫块6分别固定于上圆环2、下圆环7内，岩石试样5设置于上垫块与下垫块中间，上圆环2通过铜丝杆1与下圆环7连接，上圆环2采用螺纹固定铜丝杆，下圆环7内设置有轴向监测传感器，径向引伸计4环抱于岩石试样5上，监测径向变形。
30.如图2所示，所述上圆环2包括第一弹性拉环2-1、第一拉杆2-2、第一夹板连接环2-3、第一圆环2-4、第一圆形夹板2-5、铜丝杆固定孔2-6，所述第一弹性拉环2-1通过第一拉杆2-2与第一夹板连接环2-3连接，第一夹板连接环2-3嵌固于第一圆形夹板2-5中心，第一圆形夹板2-5分为三部分，通过第一夹板连接环2-3连接，通过第一弹性拉环2-1的拉伸与压缩调整第一夹板连接环2-3的缩小和放大，从而第一调整圆形夹板2-5的直径，上垫块3通过第一圆形夹板2-5固定于第一圆环2-4内，传递试验机对岩石试样5的压缩力，所述铜丝杆固定孔2-6内部呈螺纹形，保证铜丝杆1的固定。
31.如图3所示，所述下圆环7包括第二弹性拉环7-1、第二拉杆7-2、第二夹板连接环7-3、第二圆环7-4、第二圆形夹板7-5、轴向线圈7-6、无线发射装置7-7，所述第二弹性拉环7-1通过第二拉杆7-2与第二夹板连接环7-3连接，第二夹板连接环7-3嵌固于第二圆形夹板7-5中心，第二圆形夹板7-5分为三部分，通过第二夹板连接环7-3连接，通过第二弹性拉环7-1的拉伸与压缩调整夹第二板连接环7-3的缩小和放大，从而调整第二圆形夹板7-5的直径，下垫块6通过第二圆形夹7-5固定与第二圆环ii7-4内，传递试验机对岩石试样5的压缩力，所述轴向线圈7-6内部含有电磁传感器，通过铜丝杆1端部的引伸棒1-2移动监测轴向变形，监测的变形数据通过无线发射装置7-7传递给试验仪器及计算机中心。
32.结合图4，所述径向引伸计4包括限位杆4-1、铜丝杆4-2、连接块4-3、固定螺丝4-4、弹簧4-5、链条46、径向线圈4-7、无线发射装置4-8，所述限位杆4-1限定两个连接块4-3的距离，所述弹簧4-5包括上下两组，材料、功能及尺寸完全相同，通过四组完全相同的固定螺丝4-4连接与两个连接块4-3开口之间，用于环形开口连接的弹性限制，所述链条4-6铰接于两个连接块4-3上，用于固定径向引伸计4于岩石试样5中心，所述径向线圈4-7内部含有电磁传感器，通过铜丝杆4-2端部的引伸棒1-2移动监测径向变形，监测的变形数据通过无线发射装置4-8传递给试验仪器及计算机中心。
33.进一步的，所述径向引伸计4中链条4-6的长度可通过改变活节的数量进行调整，对不同尺寸的试件均可紧密接触，链条的结构由滚珠组成，以减小链条4-6与岩石试样5之间的摩擦力。
34.进一步的，所述的轴向引伸计8及径向引伸计4均包括相同的铜丝杆1，铜丝杆1端
部设置有金属引伸棒1-2，用于切割所述轴向线圈7-6及径向线圈4-7内电磁传感器的磁感线，从而产生变形信号，监测变形数据。
35.所述的上垫块3及下垫块6分别设置于上圆环2及下圆环7内，通过圆形夹板i及圆形夹板ii固定，用于固定岩石试样，传递试验仪对岩石试样的压缩力，上垫块、下垫块的尺寸、形状及材料完全相同。
36.所述的上圆环及下圆环采用不锈钢金属制成，外形完全相同，内环直径限定为75cm，第一夹板连接环2-5、第二夹板连接环7-5的尺寸限定范围为25-75cm，根据岩石试样5的尺寸选择不同直径的垫块，第一夹板连接环2-3、第二夹板连接环7-3的直径通过第一弹性拉环2-1、第二弹性拉环7-1控制弹性变化，夹紧上、下垫块。
37.以上结合附图仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域技术人员对实用新型的技术方案进行多种简单的变形，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围。