[发明专利]一种模拟不同压力下测试岩石导热率的分析实验装置

说明书

本发明公开了一种模拟不同压力下测试岩石导热率的分析实验装置，装置包括激光器系统，腔体支架系统，红外检测系统，压力控制系统及数据控制处理系统。激光器系统传递调整激光；循环冷却水箱置于仓壁外侧进行降温，内壁加热炉提供稳定温度氛围，样品支护架用于固定样品并在样品上下端安装热传导探头；红外检测器获得样品表面温度变化信号，并将数据传递给温度控制器；压力控制系统通过高压气舱进行分梯度加压；最终以上数据实时同步传递至计算机处理系统。控制激光器发射激光照射试样正面使试样上表面温度瞬时升高，观察并记录试样下表面瞬态温升情况，得出不同压力下导热率变化情况。

技术领域

本发明涉及岩土工程试验技术领域，具体是一种模拟不同压力下测试岩石导热率的分析实验装置。

背景技术

岩石的导热率是岩石热物性中最主要的性质，代表了岩石的导热能力，研究不同压力下岩石的导热率，可用于研究岩石应用，即对大地热流、地壳热结构、深部岩石变质作用及热演化等的分析，亦是研究工程岩体内空气与围岩热交换的关键，是针对于冻土工程、核废料填埋工程、深部煤炭开挖等工程应用的基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟不同压力下测试岩石导热率的分析实验装置，首次通过改变气压，营造不同压力条件氛围并利用激光闪射法测试岩石的导热率。具有实时性强、周期短、精度高、操作简便、可重复性强的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种模拟不同压力下测试岩石导热率的分析实验装置，包括激光器系统，腔体支架系统，红外检测系统，压力控制系统及数据控制处理系统；

所述激光器系统由激光发射器、光纤、脉冲检测器、光路调整器及石英窗片组成；激光发射器发射激光通过光纤传递，脉冲检测器检测激光信号并传递给光路调整器，最终通过石英窗片发射到腔体支架系统；

所述腔体支架系统包括循环冷却水箱、第一热传导探头、样品支护架、样品舱、第二热传导探头、固定弹簧、带孔顶紧螺栓及内壁加热炉；循环冷却水箱置于仓壁外侧利用冷水流动进行降温，第一热传导探头及第二热传导探头将温度数据传递给温度控制器，样品支护架固定样品，内壁加热炉提供腔体所需温度；

红外检测系统包括光圈、红外镜头、红外检测器、温度控制器；红外检测器利用红外线的热能使得检测器的温度发生改变，获得样品表面温度变化信号，并将数据传递给温度控制器；

压力控制系统包括压力表、阀门、加压泵、高压气舱，提供并控制所需压力，压力表测试腔体内部压力值及加压泵与高压气舱之间压力值，阀门控制加压泵及高压气舱开合，并检验其气密性；

数据控制处理系统包括数据输出端、装置总控板、计算机处理系统及供电单元，数据输出端向计算机处理系统实时同步输出数据，并利用计算机处理系统处理数据，装置总控板可调控压力和温度的高低，供电单元为各系统提供电力支持。

通过改变气压，营造不同压力条件氛围并利用激光闪射法测试岩石的导热率。

在所述样品支护架设置围绕样品四根可拆卸竖杆，竖杆上皆装配传感器，用于固定样品并确定样品移动变形轨迹及测试样品外表面温度。

在样品支护架下端利用带孔顶紧螺栓将其与下部结构相连固定，螺栓中空结构便于下部红外检测系统检测上部传来的信号，减少误差。

在所述压力控制系统处设置双阀门与压力表，以检验气密性，保证气密性良好。

在所述试样下部热传导探头背面设置四个固定弹簧，提供一个不影响力学实验的压力，抵消因压力改变而造成装置之间的相对位移。

在样品下表面设置热传导探头，同时样品舱下侧设置红外检测器，不同位置的温度检测有效减少气压对激光闪射法测导热率的影响。