RU2253098C1 - Method and stand for researching electromagnetic radiation deformed until destruction of solid body, for example, sample of rock - Google Patents
Method and stand for researching electromagnetic radiation deformed until destruction of solid body, for example, sample of rock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253098C1 RU2253098C1 RU2004110347/28A RU2004110347A RU2253098C1 RU 2253098 C1 RU2253098 C1 RU 2253098C1 RU 2004110347/28 A RU2004110347/28 A RU 2004110347/28A RU 2004110347 A RU2004110347 A RU 2004110347A RU 2253098 C1 RU2253098 C1 RU 2253098C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- load device
- electromagnetic radiation
- deformable
- metal rod
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Техническое решение относится к горному делу и может использоваться при исследованиях электромагнитных полей, излучаемых образцами горных пород в процессе их разрушения, в целях прогнозирования динамических проявлений горного давления при отработке удароопасных месторождений.The technical solution relates to mining and can be used in studies of electromagnetic fields emitted by rock samples in the process of their destruction, in order to predict the dynamic manifestations of rock pressure during the development of shock-hazardous deposits.
Известен способ исследования электромагнитного излучения (ЭМИ) при растяжении и разрыве образцов твердых тел в форме металлических стержней цилиндрической формы на специальных прессах, обеспечивающих необходимое разрывное усилие (Electromagnetic effect at metallic fracture. Ashok Misra // Nature, vol.254, March 13, 1975 - p.133-134), согласно которому деформируемый металлический цилиндрический стержень размещают на прессе по оси выполненной в форме полуцилиндра металлической пластины, которую используют в качестве первой обкладки конденсатора и от боковой поверхности которой делают отвод для подключения к первому входу регистратора, в качестве которого используют запоминающий осциллограф, а деформируемый металлический цилиндрический стержень используют в качестве второй обкладки конденсатора, подключают ко второму входу регистратора и заземляют.A known method of studying electromagnetic radiation (EMP) during tension and rupture of samples of solids in the form of metal rods of cylindrical shape on special presses that provide the necessary breaking strength (Electromagnetic effect at metallic fracture. Ashok Misra // Nature, vol. 254, March 13, 1975 - p.133-134), according to which a deformable metal cylindrical rod is placed on the press along the axis of a metal plate made in the form of a half-cylinder, which is used as the first plate of the capacitor and from the side surface of which make a tap to connect to the first input of the recorder, which is used as a storage oscilloscope, and a deformable metal cylindrical rod is used as the second capacitor plate, connected to the second input of the recorder and ground.
Недостатком этого способа является невозможность использования в качестве деформируемого до разрушения твердого тела образцов из твердых диэлектриков, например горных пород, так как они по своим физическим свойствам не могут служить обкладкой конденсатора и не могут заземляться. Кроме того, этот способ может быть реализован только при использовании специальных разрывных машин значительных габаритов, что исключает возможность их перемещения вручную при проведении исследований.The disadvantage of this method is the inability to use samples of solid dielectrics, for example, rocks, as deformable to destruction of a solid body, since by their physical properties they cannot serve as a capacitor plate and cannot be grounded. In addition, this method can only be implemented using special explosive machines of significant dimensions, which excludes the possibility of moving them manually during research.
Известен способ прогноза разрушения горных пород по авт.св. СССР №1740665, кл. Е 21 С 39/00, опубл. в БИ №22, 1992 г., включающий регистрацию во времени импульсов ЭМИ, измерение их амплитуды и определение скорости изменения амплитуды максимальной спектральной составляющей импульсов во времени, при этом дополнительно регистрируют минимальное значение скорости изменения амплитуды максимальной спектральной составляющей импульсов и по моменту его возникновения определяют приближение процесса разрушения.A known method for predicting the destruction of rocks by auth. USSR No. 1740665, class E 21 C 39/00, publ. in BI No. 22, 1992, including the registration of EMP pulses in time, measuring their amplitude and determining the rate of change of the amplitude of the maximum spectral component of the pulses in time, while additionally registering the minimum value of the rate of change of the amplitude of the maximum spectral component of the pulses and determine by the moment of its occurrence destruction process approximation.
Недостатком этого способа является то, что он предназначен для регистрации сигналов ЭМИ массива горных пород, а поэтому неэффективен при экспериментах в лабораторных условиях с образцами пород небольших размеров.The disadvantage of this method is that it is designed to register EMR signals of a rock mass, and therefore is ineffective in experiments in laboratory conditions with samples of rocks of small sizes.
Наиболее близок к заявляемому решению по совокупности существенных признаков способ исследования ЭМИ деформируемого до разрушения твердого тела в форме кольца по патенту РФ №2190203, кл. G 01 N 3/08, Е 21 С 39/00, G 01 N 27/00, опубл. в БИ №27, 2002 г., который включает установку кольца на стенде между обкладками емкостного датчика ЭМИ, деформирование его растягивающей нагрузкой путем приложения внешнего усилия с помощью нагрузочного устройства, включающего раму и противоположно установленные на ней неподвижную и подвижную тяги, в которых размещено деформируемое твердое тело, при этом подвижной тяге сообщают поступательное движение, преобразование с помощью указанного емкостного датчика возникающего в процессе трещинообразования деформируемого твердого тела сигнала ЭМИ и регистрацию его системой регистрации. Внешнее усилие от нагрузочного устройства к деформируемому кольцу передают с помощью полуцилиндрических выступов, которыми снабжены подвижная и неподвижная тяги и на которые надето деформируемое кольцо. Поступательное движение подвижной тяге сообщают с помощью подвижного винта со штурвалом, установленного на раме нагрузочного устройства, и регистрируют усилие, возникающее в неподвижной тяге в момент разрыва упомянутого кольца с помощью установленного на ней тензометрического датчика. Сигналы емкостного и тензометрического датчиков регистрируют синхронно по первому и второму каналам системы регистрации соответственно и по результатам регистрации дополнительно судят о временном интервале между возникновением сигнала ЭМИ и моментом разрушения деформируемого твердого тела.Closest to the claimed solution on the set of essential features is a method for studying the EMP deformable to fracture of a solid in the form of a ring according to RF patent No. 2190203, class. G 01 N 3/08, E 21 C 39/00, G 01 N 27/00, publ. in BI No. 27, 2002, which includes installing a ring on the bench between the plates of a capacitive EMR sensor, deforming it with a tensile load by applying external force using a load device that includes a frame and fixed and movable rods opposite to it, in which the deformable a solid body, with this movable thrust, translational motion is reported, the signal, using the indicated capacitive sensor, arises during the crack formation of a deformable solid body and EMR and registration by its registration system. The external force from the load device to the deformable ring is transmitted by means of semi-cylindrical protrusions, which are equipped with movable and fixed rods and on which the deformable ring is worn. The translational motion of the movable rod is reported using a movable screw with a steering wheel mounted on the frame of the load device, and the force arising in the stationary rod at the time of rupture of the ring is recorded using the strain gauge mounted on it. The signals of the capacitive and strain gauge sensors are recorded synchronously on the first and second channels of the registration system, respectively, and the results of the registration additionally judge the time interval between the occurrence of the EMR signal and the moment of destruction of the deformable solid.
Недостатком этого способа является ограничение возможностей, так как он позволяет разрушать только кольца и только растягивающей нагрузкой. Другим недостатком этого способа являются значительные габариты и масса реализующего его стенда, включающего пресс для разрушения образцов горной породы, который невозможно переносить к месту измерения вручную.The disadvantage of this method is the limitation of capabilities, since it allows you to destroy only the ring and only tensile load. Another disadvantage of this method is the significant size and weight of the stand that implements it, including a press for the destruction of rock samples, which cannot be transferred to the measurement site manually.
Известна установка для измерения характеристик электромагнитных полей по авт.св. СССР №369518, кл. G 01 R 29/08, опубл. в БИ №10, 1973 г. Она содержит безэховую камеру в виде замкнутого объекта, внутренняя поверхность которой покрыта поглощающим материалом, передающую и приемную антенны и измерительную аппаратуру. Безэховая камера образована двумя телами вращения с общей осью, обращенными основаниями одно к другому, в пространстве между которыми установлены передающая и приемная антенны, смонтированные с возможностью углового перемещения по окружности с радиусом, равным или близким к радиусу оснований тел вращения относительно их общей оси.A known installation for measuring the characteristics of electromagnetic fields by ed. USSR No. 369518, class G 01 R 29/08, publ. in BI No. 10, 1973. It contains an anechoic chamber in the form of a closed object, the inner surface of which is covered with absorbing material, transmitting and receiving antennas, and measuring equipment. An anechoic chamber is formed by two bodies of revolution with a common axis facing one another, in the space between which there are transmitting and receiving antennas mounted with the possibility of angular movement around a circle with a radius equal to or close to the radius of the bases of the bodies of revolution relative to their common axis.
Недостатком этой установки является то, что она не предусматривает нагружение и разрушение исследуемого тела, что необходимо для получения исследуемого электромагнитного сигнала.The disadvantage of this installation is that it does not provide for the loading and destruction of the test body, which is necessary to obtain the studied electromagnetic signal.
Известно устройство для измерения электрической составляющей электромагнитного импульса по авт.св. СССР №788044, кл. G 01 R 29/08, опубл. в БИ №46 за 1980 г. Оно состоит из датчика, линии передачи и регистратора импульсов напряжений, при этом датчик выполнен в виде отрезка двухпроводной линии передачи с разомкнутым концом, обращенным к источнику электромагнитного импульса.A device is known for measuring the electrical component of an electromagnetic pulse according to auth. USSR No. 788044, class G 01 R 29/08, publ. in BI No. 46 for 1980. It consists of a sensor, a transmission line and a voltage pulse recorder, while the sensor is made in the form of a segment of a two-wire transmission line with an open end facing the source of an electromagnetic pulse.
Недостатком этого устройства является то, что оно не предусматривает формирование исследуемого импульса, так как не содержит нагрузочного устройства.The disadvantage of this device is that it does not provide for the formation of the investigated pulse, since it does not contain a load device.
Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков является стенд по патенту РФ №2190203, кл. G 01 N 3/08, Е 21 С 39/00, G 01 N 27/00, опубл. в БИ №27, 2002 г. для исследования ЭМИ деформируемого до разрушения твердого тела в форме кольца, включающий заключенные в электромагнитный экран основание, емкостный датчик и нагрузочное устройство, включающее раму, закрепленную на основании, противоположно установленные неподвижную и подвижную тяги, причем неподвижная тяга закреплена на стенке рамы с внутренней стороны, и систему регистрации. Подвижная тяга соединена с подвижным винтом, на противоположном конце снабженным штурвалом, при этом подвижная и неподвижная тяги снабжены полуцилиндрическими выступами, на которых установлено деформируемое кольцо, и размещены между обкладками емкостного датчика, закрепленными на заземленном основании стенда. Одна из обкладок емкостного датчика установлена через изолирующую прокладку и соединена с первым каналом системы регистрации, а вторая соединена с заземленным основанием. На неподвижной тяге установлен тензометрический датчик, соединенный со вторым каналом системы регистрации.Closest to the claimed solution on the set of essential features is a stand according to the patent of the Russian Federation No. 2190203, class. G 01 N 3/08, E 21 C 39/00, G 01 N 27/00, publ. in BI No. 27, 2002 for the study of EMR of a ring-shaped solid deformable to destruction, including a base enclosed in an electromagnetic screen, a capacitive sensor and a load device including a frame fixed to the base, oppositely mounted fixed and movable rods, and the stationary rod fixed to the wall of the frame from the inside, and the registration system. The movable rod is connected to the movable screw, equipped with a steering wheel at the opposite end, while the movable and stationary rods are equipped with semi-cylindrical protrusions on which a deformable ring is mounted, and are placed between the capacitance sensor plates mounted on the grounded base of the stand. One of the capacitive sensor plates is installed through an insulating gasket and connected to the first channel of the registration system, and the second is connected to a grounded base. A fixed gauge is equipped with a strain gauge connected to the second channel of the registration system.
Недостатком - этого стенда является ограничение возможностей, так как он позволяет разрушать только кольца и только растягивающей нагрузкой. Еще одним его недостатком являются значительные габариты и масса, что не позволяет переносить его вручную.The disadvantage of this stand is the limited ability, since it allows you to destroy only the ring and only tensile load. Another disadvantage is its considerable size and weight, which does not allow it to be carried manually.
Техническая задача предлагаемого решения состоит в обеспечении возможности исследования сигналов ЭМИ при деформировании образцов твердых тел, в том числе из горных пород, сжимающим внешним усилием путем регистрации параметров возникающего при их деформировании ЭМИ с помощью конденсаторного преобразователя и усилия, создаваемого с использованием нагрузочного устройства, с помощью датчика силы.The technical task of the proposed solution is to provide the possibility of studying EMP signals during deformation of samples of solids, including from rocks, compressing with an external force by recording the parameters of EMP arising during their deformation using a capacitor transducer and the force generated using a load device using force sensor.
Поставленная задача решается тем, что в способе исследования ЭМИ деформируемого до разрушения твердого тела, например образца горной породы, включающем установку его на стенде между обкладками конденсаторного преобразователя ЭМИ, деформирование его путем приложения внешнего усилия с помощью нагрузочного устройства, включающего металлический корпус, связанный с заземленным основанием, и противоположно установленные в его осевой полости первый и второй металлические стержни, между которыми размещено деформируемое твердое тело, при этом первому металлическому стержню сообщают поступательное движение и в процессе разрушения деформируемого твердого тела регистрируют внешнее усилие с помощью датчика силы и сигналы ЭМИ с помощью конденсаторного преобразователя, причем внешнее усилие и сигналы ЭМИ регистрируют синхронно по первому и второму каналам системы регистрации, согласно техническому решению к деформируемому твердому телу прикладывают сжимающее внешнее усилие через корпус датчика силы и затем через промежуточную пластину от поступательно движущегося первого металлического стержня нагрузочного устройства, который выполнен в форме болта и установлен в осевом отверстии первой, металлической, центрирующей втулки нагрузочного устройства, при повороте головки этого болта. Деформируемое твердое тело разрушают за счет силы реакции с противоположной стороны с помощью выполненного в форме конического индентора конца второго металлического стержня нагрузочного устройства, который выполнен в форме болта и установлен в осевом отверстии второй центрирующей втулки нагрузочного устройства. Упомянутые центрирующие втулки имеют резьбу по внешнему и внутреннему диаметрам и установлены со стороны имеющих резьбу по внутреннему диаметру концевых участков металлического корпуса нагрузочного устройства, выполненного в виде пустотелого кругового цилиндра. Конический индентор второго металлического стержня прижимают вплотную к деформируемому твердому телу при поступательном движении второго металлического стержня путем поворота его головки. Заземленный металлический корпус нагрузочного устройства используют в качестве первой обкладки упомянутого конденсаторного преобразователя ЭМИ, а в качестве его второй обкладки - второй металлический стержень. Вторая центрирующая втулка нагрузочного устройства выполнена из диэлектрика, например эбонита. Таким образом, поступательное движение первого металлического стержня и реактивная сила со стороны конического индентора второго металлического стержня обеспечивают разрушение деформируемого твердого тела, при этом на берегах формирующихся трещин возникают электрические заряды, колебания которых сопровождаются ЭМИ, что позволяет регистрировать возникающее ЭМИ с помощью конденсаторного преобразователя ЭМИ и исследовать его особенности.The problem is solved in that in a method for studying an EMP deformable to fracture of a solid body, for example, a rock sample, including installing it on a bench between the plates of an EMP capacitor transducer, deforming it by applying external force using a loading device including a metal body connected to a grounded the base, and the first and second metal rods oppositely installed in its axial cavity, between which a deformable solid is placed, at the first metal rod is notified of translational motion and in the process of fracture of a deformable solid, an external force is recorded using a force sensor and EMP signals using a capacitor transducer, and the external force and EMP signals are recorded synchronously through the first and second channels of the registration system, according to the technical solution for the deformable compressive external force is applied to the solid body through the body of the force sensor and then through the intermediate plate from the translationally moving first a metal rod load device which is in the form of a bolt and is mounted in the axial bore of the first metal, the centering sleeve of the load device, when the head of the bolt. A deformable solid is destroyed due to the reaction force from the opposite side using the end of the second metal rod of the load device made in the form of a conical indenter, which is made in the form of a bolt and installed in the axial hole of the second centering sleeve of the load device. The said centering bushings are threaded along the outer and inner diameters and are installed on the side of the end sections of the metal housing of the load device having a thread along the inner diameter and made in the form of a hollow circular cylinder. The conical indenter of the second metal rod is pressed close to the deformable solid during the forward movement of the second metal rod by turning its head. The grounded metal case of the load device is used as the first plate of the mentioned EMR capacitor converter, and the second metal rod as its second plate. The second centering sleeve of the load device is made of a dielectric, for example ebonite. Thus, the translational motion of the first metal rod and the reactive force from the side of the conical indenter of the second metal rod ensure the destruction of the deformable solid, while electric charges arise on the banks of the formed cracks, the vibrations of which are accompanied by EMR, which allows the EMR to be detected using an EMR capacitor converter and explore its features.
Поставленная задача решается также тем, что в стенде для исследования ЭМИ деформируемого до разрушения твердого тела, например образца горной породы, включающем заключенные в электромагнитный экран конденсаторный преобразователь ЭМИ, нагрузочное устройство, содержащее металлический корпус, связанный с заземленным основанием, и первый и второй металлические стержни, противоположно установленные в осевой полости металлического корпуса, при этом первый металлический стержень установлен с возможностью поступательного движения, датчик силы, систему регистрации, включающую усилители, аналого-цифровой преобразователь и компьютер, и экранированные кабели, согласно техническому решению металлический корпус нагрузочного устройства выполнен в виде пустотелого кругового цилиндра, который одновременно является первой обкладкой конденсаторного преобразователя ЭМИ. Первый и второй металлические стержни нагрузочного устройства выполнены в форме болтов и установлены в осевых отверстиях соответственно первой и второй центрирующих втулок нагрузочного устройства, имеющих резьбу по внешнему и внутреннему диаметрам и установленных со стороны имеющих резьбу по внутреннему диаметру концевых участков металлического корпуса нагрузочного устройства. Первая центрирующая втулка нагрузочного устройства выполнена из металла, а вторая - из диэлектрика, например эбонита, и имеет форму болта. Между установленными в пустотелом круговом цилиндре нагрузочного устройства первым и вторым металлическими стержнями последовательно размещены датчик силы в металлическом корпусе, промежуточная пластина и деформируемое твердое тело. Первый и второй металлические стержни установлены с возможностью поступательного движения путем поворота их головок, причем конец второго из них, размещенного со стороны деформируемого твердого тела, имеет форму конического индентора. Второй металлический стержень служит второй обкладкой конденсаторного преобразователя. Рассматриваемый стенд позволяет реализовать описанный выше способ и обеспечивает исследование сигналов ЭМИ при деформировании твердых тел сжимающей внешней нагрузкой.The problem is also solved by the fact that in the test bench for the study of EMP of a solid body deformable to fracture, for example, a rock sample, including an EMP capacitor transducer enclosed in an electromagnetic screen, a load device containing a metal casing connected to a grounded base, and first and second metal rods oppositely mounted in the axial cavity of the metal body, wherein the first metal rod is mounted with the possibility of translational movement, the sensor force, a recording system including amplifiers, an analog-to-digital converter and a computer, and shielded cables, according to the technical solution, the metal case of the load device is made in the form of a hollow circular cylinder, which is also the first lining of the EMR capacitor converter. The first and second metal rods of the load device are made in the form of bolts and are installed in the axial holes of the first and second centering bushings of the load device, respectively, having threads on the outer and inner diameters and installed on the side having thread on the inner diameter of the end sections of the metal case of the load device. The first centering sleeve of the load device is made of metal, and the second is made of a dielectric, for example ebonite, and has the form of a bolt. Between the first and second metal rods installed in the hollow circular cylinder of the loading device, the force sensor is sequentially placed in a metal case, an intermediate plate and a deformable solid. The first and second metal rods are installed with the possibility of translational motion by turning their heads, and the end of the second of them, placed on the side of the deformable solid, has the shape of a conical indenter. The second metal rod serves as the second lining of the capacitor converter. The stand under consideration allows us to implement the method described above and provides the study of EMP signals during the deformation of solids by compressive external load.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется примером конкретного выполнения и чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид стенда, на фиг.2 - металлический корпус нагрузочного устройства в виде пустотелого кругового цилиндра с частичным продольным разрезом и система регистрации (электросхема).The essence of the proposed technical solution is illustrated by an example of a specific implementation and by drawings, where in Fig. 1 a general view of the stand is shown, in Fig. 2 is a metal case of a loading device in the form of a hollow circular cylinder with a partial longitudinal section and a registration system (wiring diagram).
Заявляемый способ исследования ЭМИ деформируемого до разрушения твердого тела (далее - деформируемое твердое тело), например образца горной породы, реализуют с помощью заявляемого стенда, предназначенного для этой цели (фиг.1), состоящего из металлического корпуса 1 нагрузочного устройства 2, рамы 3 с заземленным основанием 4 и системы 5 регистрации (фиг.2). Нагрузочное устройство 2 совмещено в одной конструкции с конденсаторным преобразователем 6 ЭМИ.The inventive method for studying the EMP of a deformable solid before destruction (hereinafter referred to as a deformable solid), for example, a rock sample, is implemented using the inventive stand designed for this purpose (Fig. 1), consisting of a metal housing 1 of a load device 2, frame 3 s grounded base 4 and registration system 5 (figure 2). The load device 2 is combined in one design with a
Металлический корпус 1 нагрузочного устройства 2 выполнен в виде пустотелого кругового (в поперечном сечении) цилиндра, имеющего по внутреннему диаметру резьбу со стороны обоих концевых участков, в которые ввинчены первая 7 и вторая 8 центрирующие втулки, имеющие осевые отверстия и резьбу по внешнему и внутреннему диаметрам. В осевом отверстии первой центрирующей втулки 7 установлен первый металлический стержень 9, выполненный в форме болта с шестигранной головкой 10. Вторая центрирующая втулка 8 имеет шестигранную головку, в ее осевом отверстии установлен второй металлический стержень 11, выполненный в форме болта с шестигранной головкой 12, имеющий на конце конический индентор 13.The metal housing 1 of the load device 2 is made in the form of a hollow circular (cross-sectional) cylinder having an internal diameter thread from the side of both end sections into which the first 7 and second 8 centering sleeves are screwed, having axial holes and threads along the external and internal diameters . In the axial hole of the
Между первым и вторым металлическими стержнями 9 и 11 последовательно, от первого металлического стержня 9, установлены датчик 14 силы, размещенный в металлическом корпусе, промежуточная пластина 15 и деформируемое твердое тело 16, например образец горной породы.Between the first and
Металлический корпус 1 нагрузочного устройства, выполненный в виде пустотелого кругового цилиндра, одновременно является первой обкладкой конденсаторного преобразователя 6 ЭМИ, второй обкладкой которого служит второй металлический стержень 11.The metal housing 1 of the load device, made in the form of a hollow circular cylinder, is simultaneously the first lining of the
Система 5 регистрации (фиг.2) включает усилители 17 и 18, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19 и компьютер 20. Датчик 14 силы посредством экранированного кабеля 21 подключен ко входам усилителя 17 (первый канал системы 5 регистрации). Контакт 22 первой обкладки (металлического корпуса 1) конденсаторного преобразователя 6 по первой жиле экранированного кабеля 23 соединен с первым входом усилителя 18 (второй канал системы 5 регистрации). Вторая обкладка (второй металлический стержень 11) конденсаторного преобразователя 6 соединена с подвижным контактом 24 и второй жилой экранированного кабеля 23, которая соединена со вторым входом усилителя 18. Выход усилителя 18 соединен с первым входом АЦП 19, а выход усилителя 17 - со вторым входом АЦП 19. Выход АЦП 19 соединен с входом компьютера 20.The registration system 5 (FIG. 2) includes
В стенке металлического корпуса 1 имеются два сквозные отверстия: 25 и 26, первое для подвижного контакта 24, второе для выводных клемм 27 датчика 14 силы.In the wall of the metal housing 1 there are two through holes: 25 and 26, the first for the
Нагрузочное устройство 2 состоит из металлического корпуса 1 в виде пустотелого кругового цилиндра, имеющего резьбу по внутреннему диаметру со стороны концевых участков, в которые ввинчены первая 7 и вторая 8 центрирующие втулки с осевыми отверстиями и резьбой по внешнему и внутреннему диаметрам. При этом первая центрирующая втулка 7 выполнена из металла, имеет форму диска и два гнезда с внешней стороны для торцевого гаечного ключа (не показаны), а вторая центрирующая втулка 8 выполнена в форме болта из диэлектрика, например эбонита.The loading device 2 consists of a metal casing 1 in the form of a hollow circular cylinder having a thread along the inner diameter from the side of the end sections into which the first 7 and second 8 centering sleeves are screwed with axial holes and threads along the outer and inner diameters. In this case, the
Нагрузочное устройство 2 монтируют в следующей последовательности. В металлическом корпусе 1 устанавливают вторую центрирующую втулку 8, а в ее осевом отверстии - второй металлический стержень 11, который вращают с помощью гаечного ключа, размещаемого на его головке 12. Затем в полость металлического корпуса 1 со стороны индентора 13 второго металлического стержня 11 последовательно устанавливают деформируемое твердое тело 16, например, образец горной породы, затем промежуточную пластину 15, обеспечивающую электрическую изоляцию второго металлического стержня 11 от металлического корпуса датчика 14 силы и первого металлического стержня 9, затем устанавливают датчик 14 силы. После этого устанавливают первую центрирующую втулку 7 и в ее осевом отверстии размещают первый металлический стержень 9. Последний с помощью гаечного ключа за счет вращения головки 10 досылают до корпуса датчика 14 силы. Затем, вращая второй металлический стержень 11, поджимают деформируемое твердое тело 16 к промежуточной пластине 15, а ее - вплотную к корпусу датчика 14 силы. В этом положении конический индентор 13 вплотную прижат к деформируемому твердому телу 16. Нагрузочное устройство подготовлено к работе.The load device 2 is mounted in the following sequence. A
Конденсаторный преобразователь 6 представляет собой цилиндрический конденсатор, в качестве первой обкладки которого использован металлический корпус 1 нагрузочного устройства (фиг.2). В качестве второй обкладки использован второй металлический стержень 11, выполненный в форме болта, установленного в осевом отверстии второй центрирующей втулки 8, выполненной из диэлектрика, например эбонита. Выполнение центрирующей втулки 8 из диэлектрика обеспечивает изоляцию второй обкладки конденсаторного преобразователя 6 от его первой обкладки. Первая обкладка через контакт 22 соединена первой жилой экранированного кабеля 23 с первым входом усилителя 18, вторая обкладка соединена с помощью подвижного контакта 24, пропущенного через отверстие 25 в стенке металлического корпуса 1, второй жилой экранированного кабеля 23 со вторым входом усилителя 18.
В качестве датчика 14 силы может использоваться любой датчик силы, габариты которого соответствуют диаметру полости металлического корпуса 1. В частности, может использоваться тензометрический датчик, выполненный в виде втулки, на боковую поверхность которой наклеены тензоэлементы, образующие мостовую схему. Провода от мостовой схемы датчика 14 силы через клеммы 27, проходящие через отверстие 26 в стенке металлического корпуса 1, подсоединены экранированным кабелем 21 к входам усилителя 17. Внутренние детали датчика 14 силы на чертеже не показаны.As the
Первая обкладка конденсаторного преобразователя 6 (металлический корпус 1) через раму 3 и основание 4 стенда имеет заземление 28 (фиг.1).The first lining of the capacitor converter 6 (metal housing 1) through the frame 3 and the base 4 of the stand has a grounding 28 (figure 1).
Промежуточная пластина 15 выполнена из диэлектрика и служит для изоляции корпуса датчика 14 силы от деформируемого твердого тела 16 - образца горной породы. Металлический корпус 1 со всеми размещенными в нем элементами устанавливают в заземленный экран 29 (фиг.1).The
Заявляемый способ осуществляют с использованием заявляемого стенда, имеющего нагрузочное устройство 2 и конденсаторный преобразователь 6, следующим образом.The inventive method is carried out using the inventive stand having a load device 2 and a
Вывертывают из металлического корпуса 1 первую 7 центрирующую втулку с первым 9 металлическим стержнем. Через освободившееся торцевое отверстие металлического корпуса 1 размещают в корпусе 1 деформируемое твердое тело 16, ЭМИ которого предполагается исследовать, выполненное, например, из горной породы, в форме, например, диска (может быть и иная форма). Затем последовательно размещают промежуточную пластину 15 и датчик 14 силы, после чего в отверстие 26 выводят клеммы 27 датчика 14 силы и через отверстие 25 - подвижный контакт 24. Затем устанавливают первую 7 центрирующую втулку и в ее осевом отверстии размещают первый 9 металлический стержень в форме болта. Затем второму металлическому стержню 11 сообщают поступательное движение путем вращения его головки 12 и коническим индентором 13 поджимают деформируемое твердое тело 16 через промежуточную пластину 15 к корпусу датчика 14 силы. Подключают конденсаторный преобразователь 6 через подвижный контакт 24 к экранированному кабелю 23 (ко второй его жиле), первую его жилу подсоединяют к контакту 22 металлического корпуса 1. Свободные концы кабеля 23 подсоединяют соответственно ко второму и первому входам усилителя 18. Подсоединяют контакты 27 датчика 14 силы с помощью экранированного кабеля 21 ко входам усилителя 17.The first 7 centering sleeve with the first 9 metal rod is turned out of the metal housing 1. Through the freed end hole of the metal housing 1, a deformable
Нагружение и разрушение деформируемого твердого тела 16 осуществляют в следующей последовательности. Подают питание на систему 5 регистрации. Устанавливают гаечный ключ на головку 10 первого металлического стержня 9 и, вращая его, сообщают этому стержню 9 поступательное движение в сторону деформируемого твердого тела 16. При этом последнее зажимают между промежуточной пластиной 15 и коническим индентором 13 неподвижного в этот момент второго металлического стержня 11. Активная сила, действующая на деформируемое твердое тело 16 со стороны поступательно движущегося первого металлического стержня 9, вызывает реакцию противодействия со стороны неподвижного второго металлического стержня 11. Конический индентор 13 стержня 11 внедряется в деформируемое твердое тело 16, разрушая последнее и формируя вокруг него электромагнитное поле за счет колебаний электрических зарядов на берегах возникающих в нем трещин.Loading and fracture of a deformable
Возникшее электромагнитное поле воздействует на первую и вторую обкладки конденсаторного преобразователя 6. За счет этого формируют во внешней цепи 24-23-18-19-20-19-18-23-22 электрический ток, пропорциональный электромагнитному сигналу, возникшему от деформируемого твердого тела 16.The resulting electromagnetic field acts on the first and second plates of the
Одновременно в синхронном режиме передают сигнал с датчика 14 силы по электрической цепи 14-27-21-17-19-20-19-17-21-27-14 и регистрируют во времени изменение усилия, прикладываемого к деформируемому твердому телу 16.At the same time, in synchronous mode, a signal is transmitted from the
Система 5 регистрации выдает осциллограммы ЭМИ и нагрузки, по которым судят о параметрах процесса разрушения.The
Прекращение эксперимента фиксируют по величине поступательного смещения первого металлического стержня 9 или по углу поворота его головки 10, которые тарируют на нужную величину расстояния между острием конического индентора 13 и поверхностью промежуточной пластины 15.The termination of the experiment is fixed by the translational displacement of the
После завершения эксперимента первый металлический стержень 9 и первую центрирующую гайку 7 вывертывают, удаляют датчик 14 силы и промежуточную пластину 15, затем из осевой полости металлического корпуса 1 удаляют разрушенные части деформируемого твердого тела 16.After the experiment is completed, the
Таким образом, заявляемый способ исследования ЭМИ деформируемого сжимающей силой твердого тела 16, например образца горной породы, в совокупности с заявляемым стендом аналогичного назначения, включающим нагрузочное устройство 2 и конденсаторный преобразователь 6, обеспечивают исследование ЭМИ деформируемых твердых тел и, следовательно, позволяют решить поставленную задачу.Thus, the inventive method for studying the EMP of a deformable compressive force of a
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004110347/28A RU2253098C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Method and stand for researching electromagnetic radiation deformed until destruction of solid body, for example, sample of rock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004110347/28A RU2253098C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Method and stand for researching electromagnetic radiation deformed until destruction of solid body, for example, sample of rock |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2253098C1 true RU2253098C1 (en) | 2005-05-27 |
Family
ID=35824597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004110347/28A RU2253098C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Method and stand for researching electromagnetic radiation deformed until destruction of solid body, for example, sample of rock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2253098C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468350C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-11-27 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Bench for research of electromagnetic radiation of solid body, for instance, rock sample |
| RU2494367C2 (en) * | 2011-01-11 | 2013-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device to record electromagnetic radiation arising during damage of rocks by drilling, and method of its application |
| RU2657277C2 (en) * | 2013-10-18 | 2018-06-09 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Predicting drillability based on electromagnetic emissions during drilling |
-
2004
- 2004-04-05 RU RU2004110347/28A patent/RU2253098C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494367C2 (en) * | 2011-01-11 | 2013-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device to record electromagnetic radiation arising during damage of rocks by drilling, and method of its application |
| RU2468350C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-11-27 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Bench for research of electromagnetic radiation of solid body, for instance, rock sample |
| RU2657277C2 (en) * | 2013-10-18 | 2018-06-09 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Predicting drillability based on electromagnetic emissions during drilling |
| US10344533B2 (en) | 2013-10-18 | 2019-07-09 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Predicting drillability based on electromagnetic emissions during drilling |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101945629B1 (en) | Apparatus for cable inspection | |
| CN110082222B (en) | Split type three-dimensional pressure device and strain waveform chart acquisition method | |
| CN108181517B (en) | Device and method for detecting space charge in high-voltage cable joint | |
| CN110715865A (en) | Synchronous testing system and method for mechanical and electromagnetic response of dynamic fracture of brittle material | |
| US20150247823A1 (en) | Pipeline inspection device and pipeline inspection system | |
| RU2253098C1 (en) | Method and stand for researching electromagnetic radiation deformed until destruction of solid body, for example, sample of rock | |
| CN111707402A (en) | Passive measurement sensor of blast energy based on negative Poisson's ratio structure | |
| CN110044709A (en) | A kind of monitoring device for true triaxial test | |
| CN110132471B (en) | A thin-walled cylindrical explosion shock wave pressure tester and its assembling method | |
| CN109991482A (en) | Analog Electrode Device for Space Charge Detection in Cable Insulation | |
| CN107807057A (en) | A kind of experimental provision suitable for the loading of coal and rock axial vibrations | |
| CN103808456A (en) | Decomposing device for calibrated suite of underwater pressure sensor | |
| CN107764655B (en) | Visual coal rock mechanical behavior monitoring test device | |
| RU2468350C1 (en) | Bench for research of electromagnetic radiation of solid body, for instance, rock sample | |
| CN103353426B (en) | A kind of measurement mechanism of Cylindrical Explosion Vessel axial load and measuring method | |
| CN103104272B (en) | Lossless dynamic detection device of anchor stock preload and detection method thereof | |
| CN207742019U (en) | A kind of stress corrosion (cracking) test stress loading holder | |
| RU2204128C2 (en) | Method and bed to investigate electromagnetic radiation of solid body in the form of bar deformed to failure | |
| Safian et al. | Design and calibration of a piezoelectric force sensor for bearing fault detection | |
| RU198558U1 (en) | ACOUSTIC CONVERTER | |
| RU2822975C1 (en) | Pyrotechnic device for testing impact accelerometers | |
| JPH0720192A (en) | Insulating part tester for prefabricated cable connection | |
| CN110398449B (en) | Rock core holder and rock physical parameter testing device | |
| LU507653B1 (en) | Split three-dimensional pressure device and strain waveform acquisition method | |
| US5193395A (en) | Method and apparatus for determination of material residual stress |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090406 |