1.一种基于压电阵列的岩石动态破碎残余动能测量装置的使用方法,所述装置包括可开合式圆柱形空腔体(1)以及设置于可开合式圆柱形空腔体(1)内壁上的压电薄膜阵列(2)、设置于可开合式圆柱形空腔体(1)内部并用于固定岩石试样(10)的可开合式圆形支架(3)、插设于可开合式圆柱形空腔体(1)一端并用于与岩石试样(10)一端完全贴合的入射杆(4)、插设于可开合式圆柱形空腔体(1)另一端并用于与岩石试样(10)另一端完全贴合的透射杆(5)、设置于可开合式圆柱形空腔体(1)外部并与压电薄膜阵列(2)连接的信息处理模块(8)和设置于可开合式圆柱形空腔体(1)外部并与信息处理模块(8)连接的PC机(9),其特征在于,所述方法包括如下步骤:S1、发射标定弹丸撞击可开合式圆柱形空腔体(1),记录电压信号 ,计算校准系数 ,并存储至数据库;其中, , 为标定弹丸的质量, 为标定弹丸的发射速度;S2、将待研究的岩石材料按照ISRM试验规程,加工成上下端面平行度≤0.05mm、端面平整度≤0.02mm、直径50mm和高度35mm的标准圆柱型岩石试样;S3、打开可开合式圆柱形空腔体(1),将步骤S2中制备好的标准圆柱型岩石试样放置在下U型支架上,移动入射杆(4)和透射杆(5),确保入射杆(4)和透射杆(5)与所述标准圆柱型岩石试样的两端完全对齐,之后合上可开合式圆柱形空腔体(1),将所述标准圆柱型岩石试样完全固定;S4、将压电薄膜阵列(2)的导线从可开合式圆柱形空腔体(1)上的预留孔中引出,并与信息处理模块(8)连接;S5、启动霍普金森杆撞击试验,使所述标准圆柱型岩石试样在可开合式圆柱形空腔体(1)内破碎,生成岩石碎片;S6、通过可开合式圆柱形空腔体(1)内壁上的压电薄膜阵列(2)接收所述岩石碎片的撞击,当所述岩石碎片碰到可开合式圆柱形空腔体(1)内壁上的压电薄膜阵列(2)时,压电薄膜阵列(2)受力产生电信号并将电信号通过柔性导线(6)传输至信息处理模块(8);S7、通过信息处理模块(8)对接到的所述电信号进行处理和分析,计算出所述岩石碎片的动能,并显示实验结果;S8、打开可开合式圆柱形空腔体(1),取出岩石试样的碎片,进行清理和回收。
2.根据权利要求1所述的基于压电阵列的岩石动态破碎残余动能测量装置的使用方法,其特征在于:所述可开合式圆柱形空腔体(1)包括一个上半圆形空腔体(101)及一个下半圆形空腔体(102),所述上半圆形空腔体(101)与下半圆形空腔体(102)通过分设于可开合式圆柱形空腔体(1)左右两侧的两个扣合式锁扣(103)锁合在一起。
3.根据权利要求2所述的基于压电阵列的岩石动态破碎残余动能测量装置的使用方法,其特征在于:每个所述扣合式锁扣(103)均由一个固定在上半圆形空腔体(101)外壁上的锁扣主体(103a)和一个固定在下半圆形空腔体(102)外壁上并与锁扣主体(103a)相配合的扣环(103b)组成。
4.根据权利要求2所述的基于压电阵列的岩石动态破碎残余动能测量装置的使用方法,其特征在于:所述压电薄膜阵列(2)由分设于上半圆形空腔体(101)内壁上的若干上压电薄膜(201)及分设于下半圆形空腔体(102)内壁上的若干下压电薄膜(202)组成。
5.根据权利要求2所述的基于压电阵列的岩石动态破碎残余动能测量装置的使用方法,其特征在于:所述可开合式圆形支架(3)由一个设置在上半圆形空腔体(101)内壁中心位置的上U型支架(301)及一个设置在下半圆形空腔体(102)内壁中心位置的所述下U型支架(302)组成。
6.根据权利要求4所述的基于压电阵列的岩石动态破碎残余动能测量装置的使用方法,其特征在于:每个所述上压电薄膜(201)及下压电薄膜(202)的表面均设置保护层,所述保护层通过粘胶剂固定在上压电薄膜(201)或下压电薄膜(202)的表面,所述保护层采用耐磨材料制成,用于保护上压电薄膜(201)及下压电薄膜(202)免受岩石碎片的直接冲击,所述粘胶剂采用快干型环氧树脂。
7.根据权利要求4所述的基于压电阵列的岩石动态破碎残余动能测量装置的使用方法,其特征在于:每个所述上压电薄膜(201)与上半圆形空腔体(101)内壁之间以及每个所述下压电薄膜(202)与下半圆形空腔体(102)内壁之间均设置有绝缘层,所述绝缘层采用聚四氟乙烯制成,用于隔离上压电薄膜(201)与上半圆形空腔体(101)内壁及下压电薄膜(202)与下半圆形空腔体(102)内壁的直接接触,防止上压电薄膜(201)和下压电薄膜(202)产生的电信号受到外界干扰。
8.根据权利要求4所述的基于压电阵列的岩石动态破碎残余动能测量装置的使用方法,其特征在于:每个所述上压电薄膜(201)及下压电薄膜(202)均连接有一根柔性导线(6),每根柔性导线(6)的末端均连接有一个连接器(7),每个连接器(7)均与信息处理模块(8)连接;所述上半圆形空腔体(101)及下半圆形空腔体(102)上均开设有若干个用于穿设柔性导线(6)的预留孔(104);其中,开设在上半圆形空腔体(101)上的若干预留孔(104)与分设在上半圆形空腔体(101)内壁上的若干上压电薄膜(201)一一对应;开设在下半圆形空腔体(102)上的若干预留孔(104)与分设在下半圆形空腔体(102)内壁上的若干下压电薄膜(202)一一对应。
9.根据权利要求8所述的基于压电阵列的岩石动态破碎残余动能测量装置的使用方法,其特征在于:所述信息处理模块(8)包括PCB电路板(801)及设置在PCB电路板(801)上的电荷放大器(802)、数据采集卡(803)、计算单元(804)、导线接口(805)及信号线接口(806),所述电荷放大器(802)分别与数据采集卡(803)、计算单元(804)及导线接口(805)连接,所述数据采集卡(803)及计算单元(804)均与信号线接口(806)连接,所述信号线接口(806)与PC机(9)连接,所述导线接口(805)与连接器(7)连接。