[发明专利]一种利用激光测距仪非接触检测实时高温岩体传播系数的装置

权利要求书

1.一种利用激光测距仪非接触检测实时高温岩体传播系数的装置，激光测距仪采用激光三角法，即通过激光测距仪中光源发出的一束激光照射在岩石杆自由端处，然后反射进入激光接收器中；当自由端发生位移时，反射激光在激光接收器中的位置也会发生改变，根据接收器中的位置变化求解得到自由端位移；利用激光测距仪通过发射到岩石杆自由端的激光实现激光测距仪与高温岩石杆自由端的非接触测量；利用反射激光在激光接收器上的位置变化来得到岩石杆端部在应力波作用下的位移和速度，确定岩石传播系数；

其特征在于：装置包括四部分：发射装置、加热装置、检测装置和数据采集装置；将两端面打磨平整的圆柱形岩石杆放在加热装置中，将左端面与发射装置垂直，右端面与激光测距仪发射的激光垂直；发射装置包括空气压缩机、发射腔室、测速器、不同长度的入射杆；可以通过不同的空气压力产生不同的冲击速度，冲击速度由测速器检测得到；通过选用不同长度的入射杆得到不同长度的入射波形；

加热装置包括保温外壳、加热层、石英圆管、耐高温定滑轮；其中加热层为圆柱形包裹在石英圆管外部；将待加热的岩石杆放入石英管中，石英管为透明耐高温材质，内部装有两个定滑轮用于支撑圆柱形岩石杆，两端在加热时采用隔热塞密封；

检测装置为激光测距仪和支架；

数据采集装置包括含有激光测距仪的电脑，通过网线接口与激光测距仪相连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用激光测距仪非接触检测实时高温岩体传播系数的装置，其特征在于：由于采用激光三角法原理的激光测距仪只能检测一定范围内的位移变化，本次激光测距仪的安装距离为15cm，测量范围为±40mm，标准差为4μm，仪器所处温度为25℃，不会受到高温岩石所产生温度的影响；因此将激光测距仪安装在距离圆柱形岩石杆右端面的15cm距离处，然后将岩石杆加热至指定温度；通过发射装置撞击岩石杆左端产生入射波，之后应力波传递到岩石杆右端发生自由端反射，造成右端面产生位移，通过右端的激光测距仪测量得到岩石杆时间-位移和时间-速度曲线，进而得到高温岩石杆的传播系数。

3.根据权利要求1所述的一种利用激光测距仪非接触检测实时高温岩体传播系数的装置，其特征在于：软件控制激光测距仪启动的激发模式，这里采用单次激发，激发阈值为0.01mm，采集数据为200万个，采集时间为20s。

4.根据权利要求1所述的一种利用激光测距仪非接触检测实时高温岩体传播系数的装置，其特征在于：激光测距仪距离岩石杆右端部为15cm，测量范围为±40mm，检测频率为100kHz，采用单次激发模式，外接数据采集器；在测量时将石英圆管两侧隔热塞取下，将激光焦点聚焦岩石杆右端面，左侧则用于与入射杆碰撞产生压缩应力波。