《表1 DISP声发射系统参数》

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《煤与砂岩复合岩声发射统计效应的试验与最大似然理论》

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采用日本岛津AGI-250高精度材料试验机对煤和砂岩试样进行单轴压缩（图2 （a）） ，AGI-250试验机最大量程250 kN，相对精度±0.5%。能够满足金属与非金属等材料的压缩、拉伸与弯曲试验。本研究中的煤与砂岩单一样品与复合岩样品均采用力控制方式，加载速度为1 k N/min。声发射信号的采集采用美国物理声学公司（PAC）生产的DISP系列全数字声发射工作站（图2 （b）） ，采集过程中声发射仪阈值设置为36 dB，采样频率设置为1 MHz。表1为该系统详细的参数设置，图3为典型声发射信号与其控制参数示意图。表1及图3中PDT（Peak Definition Time）是指峰值定义时间，该参数设置的正确性将对信号峰值上升时间的鉴别以及峰值相应幅度的监测产生影响。HDT（Hit Definition Time）是指撞击定义时间，正确设置HDT可以确保数据结构中的某一AE信号反映到系统中试验过程中为一个且仅为一个撞击。HLT（Hit Lockout Time）则为撞击闭锁时间，此参数可提高采集数据的速度并避免信号衰减时出现非真实检测。和超声检测不同的是，声发射是检测材料裂纹扩展产生的弹性波信号，依靠压电声发射探头共振从而捕捉信号（图2 （c）） 。综合考虑样品尺寸与声发射信号频率，本研究采用同为PAC生产的Nano30微型陶瓷面声发射探头采集压缩试验全过程声发射信号（图2 （d）） ，其主要性能参数见表2。Nano30工作频段为125～750 k Hz，能够满足岩石类材料声发射试验的需要[25]。本研究首先分别进行单一煤与砂岩的单轴压缩声发射试验，然后再进行煤与砂岩复合岩的声发射试验。对于复合岩试验，煤与砂岩间为直接接触方式，无黏合与耦合剂，且砂岩层与煤层分别布置探头采用不同声发射通道采集声发射信号。由于探头在试验过程中发生移动会影响声发射信号的接收并且造成噪音信号的出现，因此为了保证探头与试验样品之间紧密贴合，我们针对单一煤和砂岩以及复合岩的单轴压缩声发射试验均采用橡胶带将声发射探头固定于样品侧面，并在探头与样品表面之间涂抹黄油以确保声发射信号的良好接收，煤与砂岩层分别采用单独的探头、放大器从而建立独立的监测通道。