弹性波输入装置及测试系统、方法

本发明涉及弹性波输入装置及测试系统、方法。

背景技术：

1、在《动力扰动散射与围岩应力分析》专著中，申请人对波的散射和硐室围岩应力分布开展了相关研究，从而了解弹性波的传播特性，为了进一步深入研究弹性波对岩石影响，从而了解地震波的传播特性，一般采用图9的现有技术结构，通过发射子弹对岩石样品进行冲击试验，并进行信号采集，其存在的问题是冲击波能力过大，对岩石样品破坏性大，一般都是一次性使用，岩石样品浪费量大，而且无法进行校核验证，波强度不可调整。当然，也有采用其他弹性波方式，但是，现有技术存在大量噪声，干扰性大，波耗损大，无法进行预整理，波调整范围有限。本发明针对现有技术问题，进行合理改进，从而解决岩石样品一次性使用后报废，无法进行有效验证，波的特性无法调整，减少了噪声生产及干扰，实现对波形有效预调整，从而更好的模拟地震波等弹性波对岩石影响，更具有真实性。

技术实现思路

1、针对上述内容，本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便的弹性波输入装置及测试系统、方法；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

2、为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

3、包括波发生组件，波发生组件包括旋转驱动的驱动扇形齿轮及导向部，驱动扇形齿轮啮合有在导向部中竖直升降的升降齿条组件；升降齿条组件下端通过柔性连接部连接有重锤部；在重锤部下方设置有弹性液压座，弹性液压座中设置有复位弹簧部，使得弹性液压座上升复位；在弹性液压座底部连通有带有分流管的分布座；

4、扇形齿轮啮合升降齿条组件，使得重锤部上升，当静止状态的扇形齿轮的缺齿部对应升降齿条组件的齿条部，重锤部在自由落体运动下，加速撞击弹性液压座，使得弹性液压座中的液体从分流管输出。

5、还包括弹性波发射组件；弹性波发射组件包括安装架体，在安装架体上设置有分度发生组件；

6、分度发生组件包括管路支架；在管路支架上设置有弹性波中间部，在弹性波中间部底部设置有连通中心孔，连通中心孔通过连接管路与分流管连接；在弹性波中间部内腔中从下向上依次设置有第一弹性膜片、膜腔体部、第二弹性膜、中空腔体；在中空腔体输出侧设置有螺纹透部或第一螺纹反射部；中空腔体、膜腔体部、连通中心孔彼此密封设置；分流管输入的水锤产生弹性波，通过第一弹性膜片、膜腔体部、第二弹性膜放大后，通过螺纹透部或第一螺纹反射部输出弹性波；螺纹透部或第一螺纹反射部位置可调整。

7、连通中心孔连接有排气阀。

8、在安装架体上设置有中间连接部，在中间连接部中设置有两端设置有旋转轴部的旋转螺纹透部或第二螺纹反射部；旋转螺纹透部与螺纹透部或第一螺纹反射部与第二螺纹反射部间距为弹性波的周期成比例。

9、弹性波发射组件为若干；弹性波发射组件输出弹性波经过螺纹透部输出为平行波并到达旋转螺纹透部处进行聚焦后输出或第一螺纹反射部输出变向波后经过第二螺纹反射部输出；

10、重锤部下表面为锥面、球冠、针头或平面。

11、波发生组件，用于生成弹性波；

12、弹性波发射组件，用于对弹性波进行传输；

13、待测物体仿形设置，待测物体一表面接收弹性波，在待测物体另一表面具有模拟沟槽、在待测物体内部具有裂纹和/或在待测物体内部具有孔洞；

14、波采集组件，用于接收经过待测物体输出的信号。

15、待测物体采用岩石块；波采集组件输出的弹性波聚焦点在待测物体对应的表面。

16、在待测物体上设置有支架底架，用于托载待测物体；

17、在支架底架上设置有采集支架，在采集支架上设置有采集器；采集器包括设置在待测物体另一斜面上的接收模块、滤波放大器、鉴频模块、记录器；

18、接收模块接收弹性波后，通过滤波放大器进行滤波放大后，通过鉴频模块进行频率检测后，通过记录器进行记载；通过示波仪显示波谱并通过中控机进行记载存储。

19、步骤一，波发生组件生成弹性波；步骤二，弹性波发射组件对弹性波进行传输；步骤三，借助于待测物体，一端面接收弹性波；步骤四，波采集组件接收待测物体输出的脉冲。

20、在步骤一中，首先，扇形齿轮啮合升降齿条组件，使得重锤部上升；然后，当静止状态的扇形齿轮的缺齿部对应升降齿条组件的齿条部，重锤部在自由落体运动下，加速撞击弹性液压座，使得弹性液压座中的液体从分流管输出；

21、在步骤二中，首先，根据产生的弹性波，调整螺纹透部或第一螺纹反射部位置；分流管输入的水锤产生弹性波，通过第一弹性膜片、膜腔体部、第二弹性膜放大后，通过螺纹透部或第一螺纹反射部输出弹性波；

22、在步骤四中，首先， 接收模块接收弹性波将物理波变为电信号，通过滤波放大器进行滤波放大后，通过鉴频模块进行频率检测后，通过记录器进行记载；通过示波仪显示波谱并通过中控机进行记载存储；

23、根据波强度的需要，增减波发生组件的数量和/或分度发生组件的数量；

24、根据波形的需要，旋转旋转轴部，以使得旋转螺纹透部变为水平状态以透射弹性波或旋转螺纹透部变为竖直状态以使得弹性波直射输出或通过第二螺纹反射部输出波。

25、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

26、本发明可以降低现有岩石块等样品的制作难度，通用性强，可以多次反复使用，从而可以进行波的校核，从而提高精准度，弹性波发射组件可以常规弹性波调整结构，例如是空管，介质管，螺纹管，可以固体、液体或气体等，波采集组件，将物理波变为电信号，从而完成数据收集。为了减少传统结构存在噪声大，波参数无法调整的问题，本发明通过波发生组件结构，可以有效满足高校科研单位的试验使用。通过驱动扇形齿轮，升降齿条组件实现了锤击生成弹性波，通过调整间隔时间，使得锤击与弹性波周期向匹配，即通过调整电机的转速可以实现，柔性连接部实现软连接，可以是弹簧、绳带等，重锤部其可以通过调整配重，从而实现调整锤击力量，导向部为常规结构，可以满足竖直导向，可以套体或轨道等，弹性液压座可以是柱塞结构，复位弹簧部，实现液压座的复位，分布座为支撑，其可以采用吸振结构，并采用刚性支撑，减少噪声，分流管可以是单管或若干管，满足多个试验同时进行，从而更方便教学研究，中间连接部采用电机驱动或手动驱动旋转轴部带动旋转螺纹透部或第二螺纹反射部旋转，从而实现波的透射与直射，方式选择，当然，可以选择斜向透射，安装架体为支撑，分度发生组件可以是一个或多个同时工作，从而实现不同位置，不同能量聚合的需要，连接管路实现水波的传递，优选为钢管，管路支架为支架，弹性波中间部可以空管，介质管，或用于产生共振的结构，也可以采用其他结构，例如固体、液体或气体，或者混合，连通中心孔实现水脉冲的输入，通过第一弹性膜片，膜腔体部，第二弹性膜，中空腔体实现波的调整，螺纹透部或第一螺纹反射部将波传播方向规整，支架底架进行支持，待测物体优选立方体等结构，模拟沟槽或凹槽根据研究进行认为设置，采集支架实现固定，采集器可以采用接收模块，记录器，示波仪，中控机等实现对物理波的采集，当然，作为改进，其可以采用螺纹透部或第一螺纹反射部等弹性波发射组件中的结构。通过本发明可以有效进行弹性波测试，简化了样品结构及可持续性，可以满足高校等科研单位使用，其产生的波可以多种参数调整，效果良好。

27、本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更佳详细的描述。