一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)量測儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，適用于圓柱形試樣在單軸壓縮條件下的環(huán)向變形測量。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有環(huán)向變形測量有用應(yīng)變片或者鉸鏈的方法，都是將試樣的環(huán)向微小變形轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過專用的設(shè)備進(jìn)行采集、專用的軟件進(jìn)行分析才能得到試樣的環(huán)向變形。
[0003]缺點(diǎn)是測量系統(tǒng)不同組件單元之間需要連線連接，限制了應(yīng)用；單個(gè)試樣測量多個(gè)截面時(shí)，測量截面數(shù)量受空間以及應(yīng)變片或者鉸鏈、連接線、采集設(shè)備接口數(shù)量的限制；信號(hào)采集系統(tǒng)需要專用設(shè)備，價(jià)格昂貴；要求采集環(huán)境無強(qiáng)烈電磁干擾。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，可以對圓柱形試樣的環(huán)向變形進(jìn)行放大、采集記錄、識(shí)別。
[0005]本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，包括繞樣線圈，所述的繞樣線圈纏繞在被測試樣上，繞樣線圈的兩端分別與標(biāo)示橡膠條兩端連接，標(biāo)示橡膠條與被測試樣之間設(shè)置有平板支架，平板支架位于被測試樣的一側(cè)為凹形，平板支架位于標(biāo)示橡膠條一側(cè)為平面。
[0007]如上所述的平板支架位于標(biāo)示橡膠條一側(cè)上設(shè)置有預(yù)定間距的點(diǎn)陣。
[0008]如上所述的標(biāo)示橡膠條兩端均設(shè)置有預(yù)埋鋼絲，繞樣線圈與預(yù)埋鋼絲連接。
[0009]如上所述的預(yù)埋鋼絲設(shè)置在標(biāo)示橡膠條內(nèi)的一端為凸部或者螺旋部。
[0010]一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，還包括用于監(jiān)測標(biāo)示橡膠條變形長度的相機(jī)單元。
[0011]一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，還包括設(shè)置在標(biāo)示橡膠條周圍的消影燈泡。
[0012]如上所述的繞樣線圈纏繞在被測試樣上的圈數(shù)大于I。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]I)采用分離式設(shè)計(jì)，測量系統(tǒng)的各單元之間無連接線，可自由設(shè)置，不受接口以及操作空間的限制，也沒有信號(hào)的干擾。
[0015]2)采用普通高清光學(xué)相機(jī)采集變形，無其他電子采集設(shè)備，無特殊接口，通用性高，且可以同時(shí)采集多個(gè)變形而不需要額外增加采集單元。
[0016]3)繞樣單元整體加工簡單、廉價(jià)，體積小，可同時(shí)在多個(gè)截面設(shè)置。
[0017]4)繞樣線圈纏繞試樣的圈數(shù)大于I時(shí)將放大試樣的環(huán)向變形，便于觀測。
【附圖說明】
[0018]圖1本實(shí)用新型主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2本實(shí)用新型俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3本實(shí)用新型側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。[0021 ] 圖4為標(biāo)示橡膠條結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為平板支架展開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6為標(biāo)示橡膠條與繞樣線圈連接示意圖。
[0024]圖中:1_繞樣線圈；2_標(biāo)示橡膠條；3_平板支架；4_消影燈泡；5_相機(jī)單元；6-預(yù)埋鋼絲；7-被測試樣。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例1
[0027]一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，包括繞樣線圈1，所述的繞樣線圈I纏繞在被測試樣上，繞樣線圈I的兩端分別與標(biāo)示橡膠條2兩端連接，標(biāo)示橡膠條2與被測試樣之間設(shè)置有平板支架3，平板支架3位于被測試樣的一側(cè)為凹形，平板支架3位于標(biāo)示橡膠條2 —側(cè)為平面。
[0028]優(yōu)選的，所述的平板支架3位于標(biāo)示橡膠條2 —側(cè)上設(shè)置有預(yù)定間距的點(diǎn)陣。
[0029]優(yōu)選的，所述的標(biāo)示橡膠條2兩端均設(shè)置有預(yù)埋鋼絲6，繞樣線圈I與預(yù)埋鋼絲6連接。
[0030]優(yōu)選的，所述的預(yù)埋鋼絲6設(shè)置在標(biāo)示橡膠條2內(nèi)的一端為凸部或者螺旋部。
[0031]一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，還包括用于監(jiān)測標(biāo)示橡膠條2變形長度的相機(jī)單元5。
[0032]一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，還包括設(shè)置在標(biāo)示橡膠條2周圍的消影燈泡4。
[0033]優(yōu)選的，所述的繞樣線圈I纏繞在被測試樣上的圈數(shù)大于I。
[0034]實(shí)施例2:
[0035]1、實(shí)驗(yàn)環(huán)境
[0036]試樣為直徑50mm，長10mm的巖石試樣；繞樣線圈I為線徑0.5mm的銅絲；標(biāo)示橡膠條2采用耐熱硅橡膠澆筑而成，其尺寸為2X2X20mm，黑色，兩端預(yù)埋直徑0.4mm的預(yù)埋鋼絲6，如圖4所示；平板支架3為0.4mm鉛板裁剪、切削而成，白色噴漆，刻制間距Imm黑色點(diǎn)陣(刻度條)，其平面展開形狀如圖5所示，沿虛線向內(nèi)折疊。
[0037]試驗(yàn)要求室溫變化幅度低于2°C。
[0038]本實(shí)用新型連接方式如圖1~3所示。繞樣線圈I纏繞被測試樣7 (的待測截面)多圈后其兩端分別與標(biāo)示橡膠條2的預(yù)埋鋼絲6采用焊錫焊接；平板支架3的凹面與被測試樣7表面緊密貼合；標(biāo)示橡膠條2擱置于平板支架3的平面上。
[0039]2、試驗(yàn)步驟
[0040]步驟1:在被測巖石試樣待測表面繪制一圈水平線，沿該水平線將繞樣線圈I纏繞于被測巖石試樣表面，用夾具臨時(shí)固定繞樣線圈I的兩端；
[0041]步驟2:將平板支架3的凹面貼緊被測巖石試樣表面，并將步驟I中的繞樣線圈I兩端引至平板支架3的平面上；
[0042]步驟3:張拉標(biāo)示橡膠條2并將其兩端的預(yù)埋鋼絲6分別與步驟I中的繞樣線圈I兩端采用焊錫焊接，隨后撤除張拉力并將標(biāo)示橡膠條2擱置于平板支架3上；
[0043]步驟4:設(shè)置消影燈泡4并照射標(biāo)示橡膠條2，設(shè)置相機(jī)單元5并將相機(jī)單元5的鏡頭對準(zhǔn)平板支架3與標(biāo)示橡膠條2 ;
[0044]步驟5:開始單軸壓縮試驗(yàn)，并同時(shí)通過相機(jī)單元5采集各實(shí)驗(yàn)階段的照片；
[0045]步驟6:將采集到的照片輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到各試驗(yàn)階段的試樣環(huán)向變形值。
[0046]3、試驗(yàn)有益效果的說明
[0047]如圖6所示繞樣線圈I與標(biāo)示橡膠條2組成的封閉回路纏繞于被測巖石試樣的待測截面，由于試樣受壓膨脹時(shí)其環(huán)向周長增加會(huì)牽扯回路，迫使回路的周長也增加同時(shí)內(nèi)部出現(xiàn)拉力。另一方面，由于硅橡膠(標(biāo)示橡膠條2)與銅的彈性模量之比為1:15000，標(biāo)示橡膠條2與繞樣線圈I的橫截面積之比為20:1，長度之比為1:24，最終兩者的伸長量之比為1:32，試樣的環(huán)向變形全部集中于標(biāo)示橡膠條2。在實(shí)驗(yàn)中，被測巖石試樣的最終環(huán)向應(yīng)變可以達(dá)到1%，合伸長量AL=3.14X50X1%=1.57mm。當(dāng)繞樣線圈I纏繞被測試樣η圈時(shí)，可以將試樣的環(huán)向變形放大η倍并集中于標(biāo)示橡膠，便于光學(xué)采集。消影燈泡4環(huán)繞標(biāo)示橡膠條2可以消除由于標(biāo)示橡膠條2體積引起的陰影，增加與平板支架3之間的對比度，提高光學(xué)采集的準(zhǔn)確性。
[0048]經(jīng)試驗(yàn)，纏繞試樣三圈的標(biāo)示橡膠條2的最終變形量達(dá)到了 3.7mm。
[0049]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，包括繞樣線圈(1)，其特征在于，所述的繞樣線圈(I)纏繞在被測試樣上，繞樣線圈(I)的兩端分別與標(biāo)示橡膠條(2)兩端連接，標(biāo)示橡膠條(2)與被測試樣之間設(shè)置有平板支架(3)，平板支架(3)位于被測試樣的一側(cè)為凹形，平板支架(3)位于標(biāo)示橡膠條(2) —側(cè)為平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的平板支架(3)位于標(biāo)示橡膠條(2)—側(cè)上設(shè)置有預(yù)定間距的點(diǎn)陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的標(biāo)示橡膠條(2 )兩端均設(shè)置有預(yù)埋鋼絲(6 )，繞樣線圈(I)與預(yù)埋鋼絲(6 )連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的預(yù)埋鋼絲(6)設(shè)置在標(biāo)示橡膠條(2)內(nèi)的一端為凸部或者螺旋部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于監(jiān)測標(biāo)示橡膠條(2)變形長度的相機(jī)單元(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在標(biāo)示橡膠條(2)周圍的消影燈泡(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的繞樣線圈(I)纏繞在被測試樣上的圈數(shù)大于I。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種光學(xué)環(huán)向變形測量系統(tǒng)，包括繞樣線圈，所述的繞樣線圈纏繞在被測試樣上，繞樣線圈的兩端分別與標(biāo)示橡膠條兩端連接，標(biāo)示橡膠條與被測試樣之間設(shè)置有平板支架，平板支架位于被測試樣的一側(cè)為凹形，平板支架位于標(biāo)示橡膠條一側(cè)為平面。采用分離式設(shè)計(jì)，測量系統(tǒng)的各單元之間無連接線，可自由設(shè)置，不受接口以及操作空間的限制，也沒有信號(hào)的干擾；采用普通高清光學(xué)相機(jī)采集變形，無其他電子采集設(shè)備，無特殊接口，通用性高，且可以同時(shí)采集多個(gè)變形而不需要額外增加采集單元；繞樣單元整體加工簡單、廉價(jià)，體積小，可同時(shí)在多個(gè)截面設(shè)置；繞樣線圈纏繞試樣的圈數(shù)大于1時(shí)將放大試樣的環(huán)向變形，便于觀測。
【IPC分類】G01N3-06
【公開號(hào)】CN204439459
【申請?zhí)枴緾N201520148685
【發(fā)明人】肖正龍, 陳衛(wèi)忠, 楊建平
【申請人】中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月16日