[发明专利]带超声相控阵列实时成像系统的岩石真三轴试验装置

权利要求书

1.带超声相控阵列实时成像系统的岩石真三轴试验装置，包括真三轴加载系统和超声相控阵列检测系统；其特征在于：所述真三轴加载系统包括X方向加载系统、Y方向加载系统、Z方向加载系统，X方向加载系统、Y方向加载系统、Z方向加载系统各自独立,X方向加载系统包括：手动操作加载部分(7)、泵动加载部分(8)和水平压头(9)；Y方向加载系统包括：围压加压系统排气口(10)，围压加压系统进油口(11)、围压加压系统出油口(12)；Z方向加载系统包括：轴压室(22)、垂直加载活塞(1)、正方形上压头(5)、正方形下压头(6)；正方形上压头(5)和正方形下压头(6)均设置于围压室(16)内,轴压室(22)安装在围压室(16)正上方，垂直加载活塞(1)位于正方形上压头(5)正上方，正方形上压头(5)和下正方形压头(6)分别设置于试样(13)的上、下两端；所述轴压室(22)下端面设置有通孔，轴压室(22)与围压室(16)通过通孔连通；垂直加载活塞(1)包括垂直加载活塞横向部分(1.1)和垂直加载活塞纵向部分(1.2)，垂直加载活塞纵向部分(1.2)与垂直加载活塞横向部分(1.1)垂直，垂直加载活塞纵向部分(1.2)位于垂直加载活塞横向部分(1.1)下端的中心，垂直加载活塞横向部分(1.1)位于轴压室(22)内，垂直加载活塞纵向部分(1.2)下端位于通孔内或向下伸出轴压室(22)进入围压室(16)，垂直加载活塞横向部分(1.1)与垂直加载活塞纵向部分(1.2)为一体式结构；有左轴杆(14)、右轴杆(15)分别以轴对称形式设置于围压室(16)两侧,且分别穿过围压室(16)外壁；泵动加载部分(8)右端连接于左轴杆(14)左端，手动操作加载部分(7)左端连接于右轴杆(15)右端；围压加压系统进油口(11)、围压加压系统出油口(12)分别以轴对称形式设置于围压室(16)外壁下端的左、右两侧，围压加压系统排气口(10)设置于围压室(16)外壁上端的右侧；有底座(17)垂直连接于围压室(16)下端；试样(13)为底面为正方形的矩形体，水平压头(9)有两个，分别位于试样(13)左、右两端，水平压头(9)为长方体，且与试样(13)接触的截面与试样(13)形状及尺寸相同；正方形上压头(5)和正方形下压头(6)的底面形状均为正方形、且与所述试样(13)底面尺寸相同；

所述Z方向加载系统还包括轴向加载系统进油口(2)、轴向加载系统出油口(3)和轴向加载系统排气口(4)，轴向加载系统进油口(2)和轴向加载系统出油口(3)分别以轴对称形式设置于轴压室(22)外壁上端的左、右两侧，轴向加载系统排气口(4)设置于轴压室(22)外壁下端的右侧；

所述超声相控阵列检测系统包括上位机(21)、超声触发/接收板(20)和超声相控阵换能器(18)，所述上位机(21)与超声触发/接收板(20)连接，超声相控阵换能器(18)声波发射面通过耦合剂耦合在试样(13)的前方或后方，上压头(5)及下压头(6)位于橡胶套内，卡箍分别设置于橡胶套上下两端；所述超声触发/接收板(20)和上位机(21)均设置于围压室(16)外。

2.根据权利要求1所述的带超声相控阵列实时成像系统的岩石真三轴试验装置，其特征在于：所述超声触发/接收板(20)包括阵元切换电路(20.1)、信号放大调整电路(20.2)、数模转换器(20.3)、超声阵元触发电路(20.4)、触发延迟电路(20.5)、数据采集器(20.6)和微处理器(20.7)；

所述阵元切换电路(20.1)分别与信号放大调整电路(20.2)、超声阵元触发电路(20.4)和超声相控阵换能器(18)连接，信号放大调整电路(20.2)通过数模转换器(20.3)与数据采集器(20.6)连接，超声阵元触发电路(20.4)通过触发延迟电路(20.5)与数据采集器(20.6)连接，数据采集器(20.6)连接通过微处理器(20.7)与上位机(21)连接。

3.根据权利要求2所述的带超声相控阵列实时成像系统的岩石真三轴试验装置，其特征在于：所述轴向加载系统进油口(2)与轴向加载系统出油口(3)连接轴压伺服泵，轴向加载系统排气口(4)与大气连接；

所述围压加压系统进油口(11)与围压加压系统出油口(12)连接围压伺服泵，围压加压系统排气口(10)通过围压伺服阀与大气连接。

4.根据权利要求1至3所述的带超声相控阵列实时成像系统的岩石真三轴试验装置，其特征在于：所述围压室(16)外壁下端设置USB接口(19),超声触发/接收板(20)通过USB接口(19)与超声相控阵换能器(18)连接。