二氧化碳爆破設(shè)備致裂壓力測(cè)定裝置及方法，該裝置包括泄能罩、壓力傳感器和信號(hào)采集單元，泄能罩為兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，泄能罩通過其中一端開口罩裝在致裂器的泄能頭上，并與泄能頭之間相對(duì)固定設(shè)置，壓力傳感器貼設(shè)在泄能罩的內(nèi)壁，并與信號(hào)采集單元通過信號(hào)連接。壓力傳感器在液態(tài)二氧化碳高速氣化的過程中測(cè)得致裂器的致裂壓力信號(hào)，并將信號(hào)傳輸給信號(hào)采集單元。本發(fā)明主要用于確測(cè)量二氧化碳爆破設(shè)備致裂壓力，本發(fā)明實(shí)驗(yàn)方便，操作簡(jiǎn)單易行，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為實(shí)現(xiàn)液態(tài)二氧化碳的確標(biāo)定提供了可能，不僅能為不同規(guī)格致裂器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù)，還能分析研究致裂壓力隨距離的變化關(guān)系，從而提高能量的利用率。

1.二氧化碳爆破設(shè)備致裂壓力測(cè)定裝置，其特征在于，包括泄能罩、壓力傳感器和信號(hào)采集單元，所述泄能罩為兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述泄能罩通過其中一端開口罩裝在致裂器的泄能頭上，并與所述泄能頭之間相對(duì)固定設(shè)置，所述壓力傳感器貼設(shè)在泄能罩的內(nèi)壁，并與信號(hào)采集單元通過信號(hào)連接。

2.泄能罩上設(shè)有螺紋通孔，所述泄能頭上設(shè)有螺紋盲孔，所述泄能罩和泄能頭通過同時(shí)螺接在螺紋通孔和螺紋盲孔上的固定螺釘連接。

3.螺紋通孔為兩個(gè)，并沿同一徑向方向布置在泄能罩的中部，對(duì)應(yīng)的螺紋盲孔為沿泄能頭同一徑向上布置的兩組。

4.螺紋盲孔對(duì)稱布置在泄能頭上的泄能孔兩側(cè)，螺紋規(guī)格與泄能罩上的螺紋通孔和固定螺釘相同，螺紋盲孔的垂直深度5±1mm。

5.固定螺釘由鋼鐵材料制成的全螺紋螺釘，長(zhǎng)度大于等于8cm，螺紋規(guī)格與泄能罩的螺紋通孔和泄能頭的螺紋盲孔相同。

6.泄能罩采用厚度為12±2mm、兩端開口的無縫鋼管件，泄能罩的直徑大于泄能頭和致裂器直徑3-5cm。

7.壓力傳感器沿泄能罩內(nèi)壁同一圓周布置至少兩個(gè)，其中兩個(gè)壓力傳感器分別設(shè)置在正對(duì)泄能頭的泄能孔的位置上。

8.壓力傳感器采用壓電薄膜傳感器，該壓電薄膜傳感器通過錫箔膠帶覆蓋粘貼于泄能罩的內(nèi)壁，并通過信號(hào)線與外部的信號(hào)采集單元連接。

9.信號(hào)采集單元為示波記錄儀。

10.二氧化碳爆破設(shè)備的致裂壓力測(cè)定方法，致裂壓力測(cè)定裝置，包括以下步驟：

步驟一，將壓電薄膜傳感器逐一粘貼于泄能罩內(nèi)壁的不同位置，并用絕緣膠帶將傳感器的接線端金屬與泄能罩內(nèi)壁之間絕緣隔離，防止雜散電流干擾信號(hào)采集，再用錫箔膠帶將PVDF壓電薄膜傳感器覆蓋粘貼于泄能罩內(nèi)壁上；

步驟二，將固定螺釘穿過泄能罩上的螺紋通孔，調(diào)節(jié)固定螺釘使泄能頭位于泄能罩內(nèi)的中心位置，再將泄能罩固定在泄能頭的螺紋盲孔上；

步驟三，連接壓電薄膜傳感器與信號(hào)采集單元，調(diào)節(jié)并檢查PVDF壓電薄膜傳感器與信號(hào)采集單元是否連通，設(shè)置信號(hào)采集單元的采集參數(shù)，使其處于待觸發(fā)狀態(tài)，然后引爆致裂器并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

其中，壓力傳感器的壓力計(jì)算公式如下：

σ ( t ) = Q ( t ) A K - - - ( 1 )

Q ( t ) = ∫ 0 t U ( t ) R d t - - - ( 2 )

式中，σ表示致裂器的致裂壓力，Q(t)表示傳感器釋放的電荷，K表示傳感器的靈敏度系數(shù)U(t)表示檢測(cè)到的電壓信號(hào)，A表示受壓力的有效面積，R表示測(cè)試系統(tǒng)的內(nèi)阻值。

二氧化碳爆破設(shè)備的致裂壓力測(cè)定裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域

二氧化碳爆破設(shè)備的致裂壓力測(cè)定裝置及方法，特別涉及一種用于直接測(cè)定液態(tài)二氧化碳瞬間氣化并從致裂器泄能孔中高速釋放過程中高壓氣體對(duì)周圍空間或物質(zhì)作用壓力大小的裝置及方法。

二氧化碳爆破相變致裂技術(shù)初是由英國(guó)在20世紀(jì)50年代開發(fā)研制，主要作為一種煤巖破碎方式用于高瓦斯井，以代替詐要，提高塊煤率，避免瓦斯爆詐。后來，由于大規(guī)模綜采設(shè)備的問世實(shí)現(xiàn)了安全高效的非爆采煤作業(yè)，并逐漸取代了CO2變相爆破技術(shù)；此后，該項(xiàng)技術(shù)逐漸發(fā)展用于巖石、混凝土破碎等領(lǐng)域。 該技術(shù)主要基于二氧化碳相變致裂器，實(shí)現(xiàn)二氧化碳液-氣轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到破碎巖石的目的，其中，相變致裂器是一種高強(qiáng)度的可以重復(fù)使用的金屬管狀構(gòu)件，由卸能頭1、發(fā)熱器2、儲(chǔ)液罐3、定壓剪切片4、充氣閥5、墊片6等組成。

另外，相變致裂技術(shù)是一種新型的物理爆破技術(shù)，與傳統(tǒng)爆破技術(shù)相比具有無污染、價(jià)格低、噪音低、震動(dòng)小、安全和可重復(fù)性利用等優(yōu)點(diǎn)，在城市拆除爆破、地鐵爆破、隧道掘進(jìn)爆破、礦山開采爆破等具有很大的發(fā)展空間，但是對(duì)二氧化碳致裂壓力的專門研究卻很少，一般都是根據(jù)常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法獲得一些經(jīng)驗(yàn)值，而常規(guī)的孔內(nèi)檢測(cè)法又是基于一種理想的環(huán)境，未考慮地質(zhì)構(gòu)造和巖石特性的影響，使得測(cè)量的數(shù)據(jù)模棱兩可，沒有一個(gè)確切的值，從而嚴(yán)重影響了二氧化碳相變致裂技術(shù)的破碎效果和能量的利用率。 而目前關(guān)于二氧化碳爆破設(shè)備的致裂壓力檢測(cè)的裝置和方法更是少見報(bào)道，因此研發(fā)一種能直接測(cè)量二氧化碳爆破設(shè)備的致裂壓力的裝置和方法，來測(cè)定二氧化碳的致裂壓力，改善其破碎效果和能量利用率，成為二氧化碳致裂技術(shù)研發(fā)和推廣亟待解決的問題。