温度校正装置及微振动测量系统的制作方法

本公开涉及微振动测量领域，具体地，涉及一种温度校正装置及微振动测量系统。

背景技术：

煤炭一直在我国的能源结构中占据主体地位，随着煤矿开采向智能化、无人化方向发展，更加需要煤矿区的精细勘探，实验室岩石物理测试作为地震弹性参数与地层参数之间的一个桥梁，一直在煤矿勘探中发挥着重要作用。为了模拟地震勘探频段的岩石响应特征，在实验室岩石物理测试中，常采用基于应力—应变法的微振动测量系统，其基本原理是在岩石样品的表面贴附应变片直接记录施加在岩石样品上的形变，从而获得地震频段内岩石物理性质。由于应变是微米级别，任何一点微小影响，都会使实验数据产生较大的偏差。但实验环境(例如，温度，湿度等)又是动态变化的，这样，应变的检测精度将无法保证。

技术实现要素：

为了克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种温度校正装置及微振动测量系统。

为了实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，提供一种温度校正装置，应用于微振动测量系统，所述温度校正装置，包括：

温度补偿工件；

温度补偿传感器，设置于所述温度补偿工件的表面，用于与微振测量系统中的惠斯通电桥的电源连接，以作为所述惠斯通电桥的一桥臂。

可选地，所述温度补偿工件粘贴于所述温度补偿工件的表面。

可选地，所述温度补偿工件为岩石或金属。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种微振动测量系统，所述系统包括：

温度校正装置；其中，所述温度校正装置为本公开第一方面提供的所述温度校正装置；

待测样本；

工作传感器，设置在所述待测样本的表面，其中，所述温度补偿工件的材质与所述待测样本的材质相同，并且，所述温度补偿传感器、所述工作传感器为相同的传感器；

第一电阻；

第二电阻；

应变信号采集装置，与所述惠斯通电桥并联，并与显示装置连接，用于实时采集所述工作传感器的应变信号，并将所述应变信号发送至显示装置，以通过所述显示装置进行展示；

其中，所述温度补偿传感器、所述工作传感器、所述第一电阻以及所述第二电阻构成惠斯通电桥的四个桥臂，并且，所述温度补偿传感器、所述工作传感器为所述惠斯通电桥的相邻桥臂。

可选地，所述温度补偿传感器、所述工作传感器、所述第一电阻、所述第二电阻的阻值均相等。

可选地，所述系统还包括：

滤波器，一端与所述应变信号采集装置连接，另一端用于与所述显示装置连接，用于对所述应变信号进行滤波处理，并通过所述显示装置进行展示。

可选地，所述滤波器为fir滤波器。

可选地，所述系统还包括：

信号处理模块，一端与所述应变信号采集装置连接，另一端用于与所述显示装置连接，用于对所述应变信号采集装置在预设时段内采集到的多个应变信号进行求平均值处理，并通过所述显示装置进行展示。

可选地，所述显示装置包括以下中的一者：人机界面、智能终端。

可选地，所述系统还包括：

云端服务器；

所述应变信号采集装置，与所述云端服务器连接，还用于将所述应变信号发送至所述云端服务器。

在上述技术方案中，微振动测量系统利用两个特性相同的应变片(即工作传感器、温度补偿传感器)分别设置在材质相同的两个试件(即，待测样本、温度补偿工件)上，并且，上述两个应变片作为惠斯通电桥的两个相邻桥臂。这样，当温度发生改变时，工作传感器和温度补偿传感器的电阻变化量相等，从而可以达到温度补偿的目的，以消除温度变化对应变信号的影响，提升了应变的检测精度。另外，上述温度校正装置的结构简单、易于实现，加工成本低廉。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种微振动测量系统的结构框图。

图2是根据另一示例性实施例示出的一种微振动测量系统的结构框图。

图3是根据另一示例性实施例示出的一种微振动测量系统的结构框图。

图4是根据另一示例性实施例示出的一种微振动测量系统的结构框图。

附图标记说明

1温度校正装置2惠斯通电桥

3待测样本4工作传感器

5第一电阻6第二电阻

7应变信号采集装置8显示装置

9滤波器10信号处理模块

11温度补偿工件12温度补偿传感器

100云端服务器

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是根据一示例性实施例示出的一种微振动测量系统的结构框图。参照图1，该系统可以包括：温度校正装置1、待测样本3、工作传感器4、第一电阻5、第二电阻6以及应变信号采集装置7。

在本公开中，上述温度校正装置1可以包括温度补偿工件11和温度补偿传感器12。其中，上述温度补偿工件11可以为固体材料。示例地，该温度补偿工件11为岩石(例如，砂岩、煤、灰岩等)；又示例地，该温度补偿工件为金属(例如，铜、铝、铁等)。温度补偿传感器12(其中，该温度补偿传感器12为应变片)可以设置于温度补偿工件11(其中，该温度补偿工件11为试件)的表面。

示例地，上述温度补偿传感器12可以通过固定件(例如，绳索、皮筋、热塑管等)固定在温度补偿工件11的表面。

又示例地，温度补偿传感器12可以平整地粘贴(例如，通过胶水粘贴)在温度补偿工件11的表面。并且，为保证温度补偿传感器12在温度补偿工件11的表面上粘贴牢固，需要对温度补偿工件11上的对应粘贴区域进行处理(即，将粘贴区域打磨平整)。为了避免处理过程中形成一浅层残余应力导致的表面应力，可以采用较细粒度的砂纸轻轻打磨上述粘贴区域。优选地，可以采用220目的细砂纸打磨温度补偿工件11的表面上的粘贴区域。另外，为了进一步粘贴牢固，在将上述温度补偿传感器12粘贴于所述温度补偿工件11的表面之前，可以用洁净的脱脂棉蘸丙酮对上述粘贴区域进行擦洗，直至脱脂棉球上无污渍时为止，并且，擦洗时要沿单一方向进行，不要来回交替擦拭。待温度补偿工件11表面上的粘贴区域上的丙酮溶剂挥发后，即粘贴区域完全干燥后，再将温度补偿传感器12粘贴于该温度补偿工件11表面上的粘贴区域。

此外，可以通过胶水将上述温度补偿传感器12粘贴于该温度补偿工件11表面上的粘贴区域。其中，在将胶水滴在上述粘贴区域后，可以用工具(例如，牙签、金属薄片等)将胶水摊薄摊匀，并且，在满足粘合和绝缘强度的前提下，胶水越薄越好。这样，可以保持较强的传递应变能力，减少胶层的不均匀性，降低蠕变和灵敏系数分散。

并且，如图1中所示，上述温度补偿传感器12可以与微振测量系统中的惠斯通电桥2的电源21连接，以作为该惠斯通电桥2的一桥臂。即，上述温度补偿传感器12为惠斯通电桥2的一电阻(其中，惠斯通电桥2包括四个电阻，该四个电阻构成惠斯通电桥2的四个桥臂)。

如图1所示，工作传感器4(其中，该工作传感器4为应变片)可以设置在待测样本3(其中，该待测样本3为试件)的表面。示例地，工作传感器4可以粘贴(例如，通过胶水粘贴)在待测样本3的表面。又示例地，上述工作传感器4(可以通过固定件(例如，绳索、皮筋、热塑管等)固定在待测样本3的表面。其中，上述温度补偿工件11的材质与待测样本3的材质相同。示例地，待测样本3、温度补偿工件11均为砂岩；又示例地，待测样本3、温度补偿工件11均为煤。

如图1中所示，上述工作传感器4可以与微振测量系统中的惠斯通电桥2的电源21连接，以作为该惠斯通电桥2的另一桥臂。即，上述工作传感器4为惠斯通电桥2的另一电阻。另外，上述温度补偿传感器12、工作传感器4为相同的传感器，即二者的阻值、形状、尺寸、灵敏系数等特性均相同，并且，上述温度补偿传感器12和工作传感器4为惠斯通电桥的相邻桥臂。

此外，上述惠斯通电桥的四个桥臂除了上述温度补偿传感器12、工作传感器4，还包括上述第一电阻5和第二电阻6。

如图1中所示，上述应变信号采集装置7，与惠斯通电桥2并联，并与显示装置8连接，用于实时采集工作传感器4的应变信号，并将该应变信号发送至显示装置8，以通过显示装置8进行展示。这样，通过该显示装置8即可清晰、方便地获知应变信号。其中，所述应变信号采集装置7可以为动态应变仪、应变记录仪等，并且，上述显示装置8可以为人机界面、智能终端(例如，智能手机、智能穿戴设备等)。

表面设置有工作传感器4的待测样本3在受温度变化时会引起表面膨胀或收缩，即发生形变，并由此产生电阻变化，相应的，该工作传感器4在惠斯通电桥2中的相邻桥臂温度补偿传感器12也会产生电阻变化，并且，二者的电阻变化量相等，其中，上述电阻变化引起电压变化，电压变化与应变大小呈正比例关系。这样，在实验过程中，当温度发生改变时，工作传感器4和温度补偿传感器12的电阻变化量相等，从而可以达到温度补偿的目的，以消除温度变化对应变信号的影响，提升了应变的检测精度。

在上述技术方案中，微振动测量系统利用两个特性相同的应变片(即工作传感器、温度补偿传感器)分别设置在材质相同的两个试件(即，待测样本、温度补偿工件)上，并且，上述两个应变片作为惠斯通电桥的两个相邻桥臂。这样，当温度发生改变时，工作传感器和温度补偿传感器的电阻变化量相等，从而可以达到温度补偿的目的，以消除温度变化对应变信号的影响，提升了应变的检测精度。另外，上述温度校正装置的结构简单、易于实现，加工成本低廉。

另外，上述温度补偿传感器12、工作传感器4、第一电阻5、第二电阻6的阻值可以根据实际需要来选择，并且，它们可以均相等，也可以部分相等，在本公开中不作具体限定。优选地，为了便于调试，上述温度补偿传感器12、工作传感器4、第一电阻5、第二电阻6的阻值均相等。

图2是根据另一示例性实施例示出的一种微振动测量系统的结构框图。如图2所示，上述系统还可以包括：滤波器9，一端与应变信号采集装置7连接，另一端用于与显示装置8连接，用于对应变信号采集装置7采集到的应变信号进行滤波处理，从而过滤掉应变信号中的各类噪声信号，以进一步提升了应变的检测精度。之后，滤波器9可以通过显示装置8展示滤波后的应变信号。

在本公开中，上述滤波器9可以为自适应无限冲激响应(infiniteimpulseresponse，iir)滤波器或者自适应有限冲激响应(finiteimpulseresponse，fir)滤波器。优选地，该滤波器9为fir滤波器，其中，该fir滤波器对应变信号滤波时不会对应变信号的相位差产生影响，即，应变信号仍然保持滤波前的相位信息，由此，可以进一步提升应变的检测精度。

图3是根据另一示例性实施例示出的一种微振动测量系统的结构框图。参照图3，上述系统还可以包括：信号处理模块10，一端与应变信号采集装置7连接，另一端用于与显示装置8连接，用于对应变信号采集装置7在预设时段内采集到的多个应变信号进行求平均值处理，以降低噪声信号干扰，从而提升应变的检测精度。之后，信号处理模块10可以通过显示装置8展示求平均值处理后的应变信号。

另外，需要说明的是，上述预设时段可以是用户设定的，也可以是默认的(例如，当前时刻前的5s内)，在本公开中不作具体限定。

图4是根据另一示例性实施例示出的一种微振动测量系统的结构框图。参照图3，上述系统还可以包括云端服务器100。其中，上述应变信号采集装置7，可以与该云端服务器100连接，还用于将其采集到的应变信号发送至云端服务器100。这样，通过该云端服务器100，不仅可以实现应变信号的备份，而且便于用户远程实时监测待测样本的应变变化情况。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。