一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聲發(fā)射測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，適用于最高lOOMPa高圍壓條件下的常規(guī)三軸或真三軸試驗(yàn)過程中聲發(fā)射信號(hào)的監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，聲發(fā)射測(cè)試作為一種有效的無損檢測(cè)方法，能夠有效探測(cè)巖石內(nèi)部裂紋萌生及擴(kuò)展，可以對(duì)巖石破壞行為進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。通過對(duì)巖石破壞過程的聲發(fā)射測(cè)試和定位，可以了解巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化，實(shí)時(shí)跟蹤巖石內(nèi)部應(yīng)力和能量的演化過程，進(jìn)而可以對(duì)巖石破裂的演化特征作出分析和評(píng)價(jià)，從而掌握巖石的損傷-破壞的演化規(guī)律，最終實(shí)現(xiàn)巖石破壞的預(yù)警。同時(shí)，巖石破壞過程中的聲發(fā)射行為對(duì)巖石工程的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)和施工也具有重要的指導(dǎo)意義。
[0003]在巖石單軸試驗(yàn)中，用于聲發(fā)射檢測(cè)的普通聲發(fā)射傳感器布置簡(jiǎn)便，其無需高壓液壓環(huán)境，其僅承受大氣壓。然而，在常規(guī)三軸或真三軸試驗(yàn)中，由于巖石試樣多處于高圍壓條件下的壓力室內(nèi)，且普通聲發(fā)射傳感器的耐壓性又極差，所以導(dǎo)致普通聲發(fā)射傳感器無法直接在高壓液壓環(huán)境中使用，而對(duì)聲發(fā)射傳感器進(jìn)行保護(hù)、密封及信號(hào)屏蔽又都比較困難，這在一定程度上阻礙了聲發(fā)射傳感器在常規(guī)三軸及真三軸試驗(yàn)中的應(yīng)用。
[0004]針對(duì)高壓液壓環(huán)境下的常規(guī)三軸或真三軸試驗(yàn)，為了通過聲發(fā)射測(cè)試方式來研究巖石損傷演化過程，通常的解決方案如下:
[0005]①將聲發(fā)射傳感器直接布置在壓力室的外面，但是會(huì)使聲發(fā)射信號(hào)出現(xiàn)較大衰減性，且聲發(fā)射信號(hào)的真實(shí)性和完整性也很難得到保證，同時(shí)對(duì)聲發(fā)射的定位也會(huì)有較大影響；
[0006]②將聲發(fā)射傳感器布置在巖石試樣剛性加載面的壓頭內(nèi)部，但是受到壓頭和試樣尺寸的影響，聲發(fā)射傳感器的布置數(shù)量和位置都會(huì)受到嚴(yán)重影響，并不利于巖石破壞過程中聲發(fā)射定位的研究，且壓頭加載對(duì)巖石的聲發(fā)射信號(hào)還存在著一定的干擾性。
[0007]基于巖石的破壞特性，為了能夠準(zhǔn)確捕捉到聲發(fā)射信號(hào)源，聲發(fā)射傳感器的理想布置位置應(yīng)該在巖石試樣的柔性加載面上，即巖石試樣承受液壓加載的表面，這樣不但可以實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射傳感器的自由布置，又可以保證聲發(fā)射信號(hào)的真實(shí)性和完整性。
[0008]然而考慮到普通聲發(fā)射傳感器的耐壓性差以及所處的高壓液壓環(huán)境，想要將普通聲發(fā)射傳感器布置在巖石的柔性加載面上，必須要對(duì)普通聲發(fā)射傳感器進(jìn)行封裝處理，以解決普通聲發(fā)射傳感器的自身密封性和耐壓性，以及解決普通聲發(fā)射傳感器與巖石試樣的整體密封性，但是，現(xiàn)有的封裝技術(shù)仍存在如下問題:
[0009]①封裝普通聲發(fā)射傳感器的保護(hù)殼在高圍壓條件下極易發(fā)生較大變形，從而造成普通聲發(fā)射傳感器的損壞；
[0010]②對(duì)普通聲發(fā)射傳感器的信號(hào)傳輸線的密封難度非常大，在高圍壓條件下，信號(hào)傳輸線的密封處極易漏油，從而使普通聲發(fā)射傳感器暴露在高壓油中而損壞；
[0011]③完成封裝的普通聲發(fā)射傳感器的尺寸較大，會(huì)嚴(yán)重影響小尺寸巖石試樣的聲發(fā)射信號(hào)的監(jiān)測(cè)。
[0012]因此，為了能夠準(zhǔn)確捕捉到常規(guī)三軸或真三軸試驗(yàn)過程中巖石破壞的聲發(fā)射信號(hào)，亟需設(shè)計(jì)一種全新的的聲發(fā)射傳感器，其要能夠承受最高lOOMPa的高圍壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，能夠承受最高lOOMPa的高圍壓，滿足常規(guī)三軸或真三軸試驗(yàn)過程中巖石破壞的聲發(fā)射信號(hào)的監(jiān)測(cè)，能夠在巖石試樣的柔性加載面上進(jìn)行自由布置，有效保證聲發(fā)射信號(hào)的真實(shí)性和完整性。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，包括殼體、端蓋、接線柱及壓電陶瓷晶片，所述殼體為兩端開口的圓柱筒形結(jié)構(gòu)，所述端蓋密封安裝在殼體的一側(cè)開口，所述接線柱密封安裝在殼體的另一側(cè)開口，所述壓電陶瓷晶片位于殼體內(nèi)部，壓電陶瓷晶片與接線柱之間通過信號(hào)傳輸線相連接。
[0015]與所述殼體密封連接的端蓋一側(cè)設(shè)置為空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，與空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)相接觸的殼體內(nèi)筒壁上開設(shè)有第一環(huán)形凹槽，在第一環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有第一密封圈，所述殼體與端蓋之間通過第一密封圈進(jìn)行密封。
[0016]所述端蓋的空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)內(nèi)腔設(shè)置為壓電陶瓷晶片安裝腔，所述壓電陶瓷晶片位于壓電陶瓷晶片安裝腔內(nèi)。
[0017]所述接線柱由導(dǎo)電芯和絕緣套組成，所述導(dǎo)電芯密封設(shè)置于絕緣套中心，導(dǎo)電芯一端通過信號(hào)傳輸線與壓電陶瓷晶片相連接，導(dǎo)電芯另一端位于殼體外部。
[0018]與所述殼體內(nèi)筒壁相接觸的絕緣套上開設(shè)有第二環(huán)形凹槽，在第二環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有第二密封圈，所述殼體與絕緣套之間通過第二密封圈進(jìn)行密封。
[0019]所述絕緣套采用高強(qiáng)樹脂材料制成。
[0020]所述殼體采用不銹鋼材料制成。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]本發(fā)明的聲發(fā)射傳感器具備了承受最高lOOMPa高圍壓的能力，完全滿足了常規(guī)三軸或真三軸試驗(yàn)過程中巖石破壞的聲發(fā)射信號(hào)的監(jiān)測(cè)，且能夠在巖石試樣的柔性加載面上進(jìn)行自由布置，有效保證了聲發(fā)射信號(hào)的真實(shí)性和完整性。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的殼體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的端蓋結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的接線柱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖中，1—?dú)んw，2—端蓋，3—接線柱，4—壓電陶瓷晶片，5—ig號(hào)傳輸線，6—第一環(huán)形凹槽，7—第一密封圈，8—壓電陶瓷晶片安裝腔，9一導(dǎo)電芯，10—絕緣套，11 一第二環(huán)形凹槽，12—第二密封圈。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0029]如圖1、2、3、4所示，一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，包括殼體1、端蓋2、接線柱3及壓電陶瓷晶片4，所述殼體1為兩端開口的圓柱筒形結(jié)構(gòu)，所述端蓋2密封安裝在殼體1的一側(cè)開口，所述接線柱3密封安裝在殼體1的另一側(cè)開口，所述壓電陶瓷晶片4位于殼體1內(nèi)部，壓電陶瓷晶片4與接線柱3之間通過信號(hào)傳輸線5相連接。
[0030]與所述殼體1密封連接的端蓋2 —側(cè)設(shè)置為空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，與空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)相接觸的殼體1內(nèi)筒壁上開設(shè)有第一環(huán)形凹槽6，在第一環(huán)形凹槽6內(nèi)設(shè)置有第一密封圈7，所述殼體1與端蓋2之間通過第一密封圈7進(jìn)行密封，保證了殼體1與端蓋2之間的密封性，通過殼體1保證了聲發(fā)射傳感器整體的耐壓性。
[0031]所述端蓋2的空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)內(nèi)腔設(shè)置為壓電陶瓷晶片安裝腔8，所述壓電陶瓷晶片4位于壓電陶瓷晶片安裝腔8內(nèi)，通過壓電陶瓷晶片安裝腔8對(duì)壓電陶瓷晶片4提供了進(jìn)一步保護(hù)，通過端蓋2的空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)與殼體1共同配合，進(jìn)一步增大了聲發(fā)射傳感器整體的耐壓性。
[0032]所述接線柱3由導(dǎo)電芯9和絕緣套10組成，所述導(dǎo)電芯9密封設(shè)置于絕緣套10中心，導(dǎo)電芯9 一端通過信號(hào)傳輸線5與壓電陶瓷晶片4相連接，導(dǎo)電芯9另一端位于殼體1外部，通過接線柱3的設(shè)置解決了信號(hào)傳輸線5難以密封的難題，又保證了聲發(fā)射信號(hào)的正常傳遞。
[0033]與所述殼體1內(nèi)筒壁相接觸的絕緣套10上開設(shè)有第二環(huán)形凹槽11，在第二環(huán)形凹槽11內(nèi)設(shè)置有第二密封圈12，所述殼體1與絕緣套10之間通過第二密封圈12進(jìn)行密封，保證了殼體1與絕緣套10之間的密封性。
[0034]所述絕緣套10采用高強(qiáng)樹脂材料制成。
[0035]所述殼體1采用不銹鋼材料制成。
[0036]實(shí)施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，其特征在于:包括殼體、端蓋、接線柱及壓電陶瓷晶片，所述殼體為兩端開口的圓柱筒形結(jié)構(gòu)，所述端蓋密封安裝在殼體的一側(cè)開口，所述接線柱密封安裝在殼體的另一側(cè)開口，所述壓電陶瓷晶片位于殼體內(nèi)部，壓電陶瓷晶片與接線柱之間通過信號(hào)傳輸線相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，其特征在于:與所述殼體密封連接的端蓋一側(cè)設(shè)置為空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，與空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)相接觸的殼體內(nèi)筒壁上開設(shè)有第一環(huán)形凹槽，在第一環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有第一密封圈，所述殼體與端蓋之間通過第一密封圈進(jìn)行密封。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，其特征在于:所述端蓋的空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)內(nèi)腔設(shè)置為壓電陶瓷晶片安裝腔，所述壓電陶瓷晶片位于壓電陶瓷晶片安裝腔內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，其特征在于:所述接線柱由導(dǎo)電芯和絕緣套組成，所述導(dǎo)電芯密封設(shè)置于絕緣套中心，導(dǎo)電芯一端通過信號(hào)傳輸線與壓電陶瓷晶片相連接，導(dǎo)電芯另一端位于殼體外部。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，其特征在于:與所述殼體內(nèi)筒壁相接觸的絕緣套上開設(shè)有第二環(huán)形凹槽，在第二環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有第二密封圈，所述殼體與絕緣套之間通過第二密封圈進(jìn)行密封。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，其特征在于:所述絕緣套采用高強(qiáng)樹脂材料制成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，其特征在于:所述殼體采用不銹鋼材料制成。
【專利摘要】一種用于高壓油介質(zhì)中的聲發(fā)射傳感器，其殼體兩側(cè)開口分別設(shè)置端蓋和接線柱，與殼體相連的端蓋一側(cè)設(shè)置為空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)與殼體之間通過第一密封圈進(jìn)行密封，而壓電陶瓷晶片位于空心圓柱凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷晶片安裝腔內(nèi)；接線柱由導(dǎo)電芯和絕緣套組成，導(dǎo)電芯密封設(shè)置于絕緣套中心，導(dǎo)電芯一端通過信號(hào)傳輸線與壓電陶瓷晶片相連接，另一端位于殼體外部，絕緣套與殼體之間通過第二密封圈進(jìn)行密封。本發(fā)明的聲發(fā)射傳感器具備了承受最高100MPa高圍壓的能力，完全滿足了常規(guī)三軸或真三軸試驗(yàn)過程中巖石破壞的聲發(fā)射信號(hào)的監(jiān)測(cè)，且能夠在巖石試樣的柔性加載面上進(jìn)行自由布置，有效保證了聲發(fā)射信號(hào)的真實(shí)性和完整性。
【IPC分類】G01N29/14
【公開號(hào)】CN105334265
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510690030
【發(fā)明人】孔瑞, 張希巍, 馮夏庭, 張濤, 彭帥
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年10月22日