[实用新型]一种岩石爆破超动态应变场监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料的相关动态断裂力学实验技术领域，尤其涉及一种岩石爆破作用下的超动态应变场监测分析系统。 

背景技术

目前，国内外实验室中对爆破载荷作用下岩石的动态破坏机理的研究方法主要有动光弹实验系统、数码相机动焦散实验系统、超动态应变采集仪等等。但是，当前建立的实验系统大多还是仅对模型材料进行测试实验的，得到的结论与真实天然岩石还有一定的差别。如何实现对天然真实的岩石进行爆破载荷作用下的相关动态断裂力学实验，分析岩石试块平面内的动态应变场或裂纹尖端的应变场是科研工作者始终努力的目标。 

由于岩石材料弹模较大、泊松比较小，属于脆性材料，在爆炸载荷作用下，其应变值相对金属等材料较小，采用常规的光测方法进行分析时，常常由于拍摄图像的质量较差，无法在短时间内获得足够的信息，导致后期分析处理时，得不到理想的数据。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种岩石爆破超动态应变场监测系统，能够较好地获得对天然岩石进行相关动态断裂力学实验的实验效果。 

为解决上述问题，本实用新型岩石爆破超动态应变场监测系统采用如下技术方案： 

一种岩石爆破超动态应变场监测系统，包括： 

加载单元，用于对天然岩石试块进行爆炸加载，在试块中产生超动态应变场； 

摄像单元，具有至少两个数码成像子单元，用于通过所述至少两个数码成像子单元对天然岩石试块中的动态断裂过程进行交替拍照或同时拍照，获得不同时刻的裂纹扩展图像； 

光源单元，用于为所述天然岩石试块提供照明或补强照明光线，满足所述摄像单元在拍照过程中所需要的曝光强度； 

同步单元，用于对所述加载单元、摄像单元、光源单元的动作进行同步控制。 

可选地，所述岩石爆破超动态应变场监测系统还包括： 

数字图像分析单元，用于对所述摄像单元拍摄的图片进行分析，得到拍摄物体在动态载 荷作用下产生的动态应变场的时空分布特征。 

可选地，所述摄像单元还包括： 

分光子单元，用于将所述天然岩石试块的反射光复制成至少两束光束，所述至少两束光束对应入射到所述至少两个数码成像子单元； 

成像控制子单元，用于控制所述至少两个数码成像子单元交替成像；在其中一个数码成像子单元对其中一束光束曝光后，对该数码成像子单元一次成像产生的电信号进行转移处理的过程中，启动另一个数码成像子单元对另一束光束进行曝光。 

可选地，所述摄像单元还可包括： 

分光子单元，用于将所述天然岩石试块的反射光分离成至少两束子光束，所述至少两束子光束对应入射到所述至少两个数码成像子单元；其中，不同的子光束代表来自于所述天然岩石试块上不同区域的反射光或者代表不同波长的反射光； 

成像控制子单元，用于控制所述至少两个数码成像子单元同时成像；在控制其中一个数码成像子单元对其中一束子光束曝光的同时，控制另一个数码成像子单元对另一束子光束进行同时曝光； 

图像组合子单元，用于对所述至少两个数码成像子单元的所形成的数码图像进行组合。 

可选地，所述光源单元为LED散光源。 

可选地，所述加载单元包括： 

U型夹具，在所述U型夹具顶部的内侧，相对设有两个呈圆柱状的卡持端，其中一个卡持端为固定卡持端，另一个卡持端为活动卡持端；所述固定卡持端靠近所述摄像单元，所述活动卡持端远离所述摄像单元；试块放置到所述U型夹具上并抵靠在所述固定卡持端，通过移动所述活动卡持端将所述试块卡持在U形夹具内侧； 

导烟管，套设在所述固定卡持端的外围，在所述导烟管内壁与所述固定卡持端的外壁之间形成有导烟通道； 

多通道起爆器，所述多通道起爆器通过起爆导线与所述试块的炮孔中的炸药相连，其中所述起爆导线包括并行设置的第一起爆导线和第二起爆导线，所述第一起爆导线和第二起爆导线位于所述炮孔中的端部相断开且相邻近；所述多通道起爆器还与顺序触发装置相连，顺序触发装置与所述同步单元相连；同步单元动作，通过所述顺序触发装置控制所述多通道起爆器动作，使所述第一起爆导线和第二起爆导线位于所述炮孔中的端部产生火花放电对所述 炸药进行起爆，同时，所述摄像单元及光源单元同步动作； 

防护玻璃，围设在所述U型夹具外围，或者隔挡在所述U型夹具和所述摄像单元之间。 

可选地，所述同步单元包括： 

触发模块，用于手动触发产生控制信号；