Материал: Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

вгальванометре отсутствует, то рамка с зеркальцем удерживается

всреднем положении. При подаче сигнала ток, протекающий по рамке гальванометра, заставляет отклоняться рамку на угол, про­ порциональный силе тока. Отклонение рамки приводит к отклонению светового луча. Для развертки процесса во времени бумага или

пленка протягивается специальным устройством, а луч, идущий на экран визуального наблюдения, разворачивается вращающимся зеркальным барабаном.

В настоящее время наиболее широко применяют следующие свето­ лучевые осциллографы: Н-102 (МПО-2), малогабаритный переносной осциллограф Н-700 (ПОБ-14М), Н-105, комплект К-105. Последний состоит из осциллографа Н-105, соединительных разъемов и двух магазинов шунтов и добавочных сопротивлений, позволяющих регулировать величину входного сигнала. Основные данные указан­ ных осциллографов приведены в табл. 66.

Необходимо отметить, что вследствие большой инерционности гальванометров максимальная частота процессов, которые могут регистрировать светолучевые осциллографы, не превышает несколь­ ких киллогерц.

Электронные осциллографы. Принцип работы этих приборов заключается в применении электронного луча для регистрации электрического напряжения. Луч формируется электронной пушкой электролучевой трубки п попадает на экран, где под действием потока электронов пропсходпт высвечивание люминофора. На пути луча имеются вертикальные п горизонтальные пластины, позволя­ ющие при подаче на них электрических напряжений производить отклонение луча соответственно по горизонтали и вертикали.

Чаще всего смещение луча по горизонтали делают равномерными, т. е. пропорциональными времени с помощью специальных устройств, называемых генераторами развертки. Если отклонение луча по вер­ тикали будет пропорционально измеряемой величине, то луч на экране оппшет изменение этой величины во времени. Вследствие почти пол­ ной безинерционности электронного луча и малого отбора мощности

Осцил­ лограф

Н-102

Н-105

Н-700

Числоканалов

8

12

14

Т а б л и ц а GG

Светочувствитель­

Скорость

ч Метки времени

ный материал

протяжки

Фотопленка

ши­

Ступенчато

от

0,1

Встроенный

отмет­

риной 35 мм

 

до 500 см/с

 

 

чик 0,2 мс. Приставка

 

 

 

 

 

П104.1;

0,1;

0,01;

Бумага типа ОР

Ступенчато

от

0,5

0,001 с

0,02;

0,002 с

2;

0,2;

или УФ шириной

до 10 000 мм/с

 

 

 

 

 

120 мм

ши­

Ступенчато от 0,25

0,1

и 0,005 с

 

Фотопленка

 

риной 35 мм

 

до 800 см/с

 

 

 

 

 

 

312

 

 

 

Т а б л и ц а 67

Осцил­

Число

Тип и длительность развертки

Примечание

лограф

лучей

 

 

СГ-24

2

Однократная, 4 диапазона, от

Пуск развертки независимый

С1-29

3 до 2000 мкс/см

или автоспуск от первого луча

1

Периодическая и однократная,

Имеется блок памяти со вре­

 

от

1 до 500 мкс/см п от 1 до

менем хранения до 16 ч

С1-33

500 мкс/см

Пуск развертки независимый

5

Периодическая, ждущая, од­

 

нократная, от 0,5 до 1,5 мкс/см

или автоспуск от первого или

 

 

 

пятого луча

эти осциллографы часто используют при разнообразных исследо­ ваниях взрывных и других быстро протекающих процессов.

Наиболее широко применяют при регистрации взрывных про­ цессов электронные осциллографы типа CI-24 (ОК-17М), CI-29, CI-33. Основные характеристики этих осциллографов приведены

втабл. 67.

§79. Методы и средства преобразования различных механических параметров взрыва в электрические величины

Как указывалось выше, средства регистрации (съемочные камеры и осциллографы) позволяют регистрировать оптические и электриче­ ские величины. Существует ряд методов и средств преобразования механических параметров действия взрыва в среде в регистрируемые величины. Из оптических методов в настоящее время наиболее широко применяют для исследования динамического напряженного состояния твердых сред поляризационно-оптический метод, а для исследования упругопластических деформаций методы фотоупругих

покрытий и муаровых полос.

м е т о д

при­

П о л я р и з а ц и о н н о - о п т и ч е с к и й

меняют для измерения напряжений на моделях из прозрачных опти­ ческих активных материалов (органические стекла и высокомолеку­ лярные соединения: целлулоид, плексиглас, бакелит и др.). Метод основан на способности этих материалов приобретать свойства двойного лучепреломления под действием напряжений. При про­ свечивании моделей из таких материалов поляризованным светом, регистрируя съемочной камерой распространение во времени изо­ хром (полос, являющихся геометрическим местом постоянной вели­ чины напряжений), получают общую картину распределения напря­ жений в модели.

М е т о д ф о т о у п р у г и х п о к р ы т и й позволяет изме­ рять напряжения или деформации оптически активного материала, наносимого в виде тонкого слоя на поверхность исследуемого объекта. При прочном сцеплении точек поверхности объекта и нанесенного

313

'Слоя смещение точек исследуемой поверхности вызывает соответ­ ствующие деформации нанесенного слоя, замеряемые обычными спо­ собами фотоупругостн. В качестве фотоупругих покрытий применяют материалы на основе эпоксидных смол. Метод можно применять

как в моделях, так и непосредственно

на блоках горных пород.

М е т о д м у а р о в ы х

п о л о с

(метод оптических сеток)

■основан на использовании

муарового

эффекта, заключающегося

в том, что при наложении двух сеток из чередующихся темных и свет­ лых промежутков образуются муаровые полосы, отражающие пара­ метры смещений и деформаций. Метод муаровых полос позволяет измерять деформации и скорости распространения напряжений в определенном направлении на поверхности прозрачных и непро­ зрачных моделей плп внутри объема прозрачных моделей.

Регистрация движения муаровых полос при нагружении осуще­ ствляется с помощью скоростной фоторегистрации. Метод обладает безынерционностьто, высокой точностью, большой наглядностью и объемом одновременно получаемой информации.

Д л я п р е о б р а з о в а н и я м е х а н и ч е с к и х п а р а ­

м е т р о в д е й с т в и я в з р ы в а ( д а в л е н и я ,

н а п р я ­

ж е н и я ,

д е ф о р м а ц и и ,

м а с с о в о й с к о р о с т и с м е ­

щ е н и я )

в э л е к т р п ч е с к и е с и г н а л ы п р и м е н я ю т

р а з л и ч н ы е с р е д с т в а п р е о б р а з о в а н и я ,

н а з ы ­

в а е м ы е

д а т ч п к а м п.

В качестве датчиков давления и на­

пряжения в настоящее время широко применяют пьезоэлектриче­ ские датчики. Принцип работы этих датчиков основан па пьезо­ электрическом эффекте, который значительно выражен в таких минералах, как кварц, сегнетовая соль, ряд специальных керамик и др., п заключается в появлении электрического заряда на поверх­ ности датчика при воздействии на него давления. Сила, действующая на датчик,

F = aS,

где а — напряжение; S — площадь поверхности датчика.

Под действием этой силы па поверхности датчика возникает электрический заряд

Q = Fd,

где d — пьезоэлектрический модуль.

При регистрации электрического сигнала электронным осцилло­ графом измеряемое напряжение

тде с — емкость измерительной системы.

Величина механического напряжения о может быть определена по известной чувствительности осциллографа а и величине откло­ нения луча h по формуле

314

В настоящее время наиболее широкое распространение получили керамические пьезодатчикп из титаната бария, титаната цирконата свинца. Они обладают высокой чувствительностью и достаточной механической прочностью.

Для преобразования деформаций в электрические параметры широко применяют тензодатчики, или датчики сопротивлений. Они представляют собой очень тонкую (10—40 мк) проволоку из константана, нихрома или некоторых других сплавов, образующую пло­ скую тензочувствительную решетку, наклеенную на основание. При растяжении проволоки ее электрическое сопротивление меня­ ется. Если датчик прочно наклеен на поверхность образца, подвер­ гаемого деформации, то изменение сопротивления датчика будет пропорционально деформации модели. Для преобразования измене­ ния сопротивления датчика в напряжение применяют специальные тензометрические усилители, а затем сигнал подают для регистрации на осциллограф. Тензодатчики способны реагировать на деформации высокой частоты (до 50 кГц), однако имеют малую чувствительность, что затрудняет их применение в некоторых случаях. Появление в последнее время полупроводниковых тензометров, имеющих чув­ ствительность в 10— 100 раз большую, значительно расширяет воз­ можность тензометрии.

Преобразование массовых скоростей смещений среды при взрыве проводится с помощью инерционных приборов. Наибольшее рас­ пространение нашли электродинамические (магнитоэлектрические) приборы. Принцип их работы основан на инерции массы, являющейся чувствительным элементом датчика. Инерционная масса может быть выполнена в виде маятника (приборы типа ВИБ) или в виде легкого цилиндрического каркаса (сейсмоприемникп электрические), удерживаемого в нейтральном положении пружинами. На массе располагается катушка из тонкого медного провода, а в корпусе закреплен постоянный магнит, в поле которого п находится катушка. При смещении корпуса, закрепленного на колеблющейся поверх­ ности, наводится э. д. с., величина которой пропорциональна ско­ рости смещения поверхности. Необходимо отметить, что данные приборы могут регистрировать колебания с частотой не выше звуко­ вого диапазона (10—20 кГц). Датчики могут быть установлены в вертикальном, горизонтальном и любом наклонном положении, что позволяет замерять скорости смещения среды в любом напра­ влении.

Основные характеристики некоторых датчиков приведены в табл. 68.

Поле напряжений, возникающее в среде при взрыве заряда ВВ, распространяется в виде единичного импульса с крутой головной частью и более пологим спадом. По мере распространения от места взрыва импульс сглаживается и удлиняется, амплитуда его умень­ шается. При наличии свободных поверхностей возникают отраженные волны, взаимодействующие с распространяющимися волнами напря­ жений.

315

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/155599