本發明專利技術屬于巖體裂紋研究實驗領域，提供了一種微波激光協同的破巖實驗設備，包括：激光發生器、微波發生器、氣體清掃組件、連接波導和成像采集組件；所述激光發生器位于試樣上方，所述微波發生器的輸出端連接所述連接波導，所述連接波導的輸出端朝向試樣的側面；所述氣體清掃組件用于吹出氣體到試樣的頂面；所述成像采集組件位于試樣上方，用于采集試樣頂面的影像；本發明專利技術通過微波發生器和激光發生器分別產生微波和激光作用到巖石試樣，使巖石試樣受熱產生裂紋，并通過成像采集組件實時拍攝巖石試樣，能夠實時監測并記錄微波、激光協同作用過程中巖石的裂紋演化，可以實時觀察巖石裂紋發育和演化規律，評估礦物體積膨脹、破裂等數據。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于巖體裂紋研究實驗領域，具體涉及一種微波激光協同的破巖實驗設備。
技術介紹
1、隨著開采深度的延伸，巖體強度非線性增加，傳統機械法開挖效率低、磨損快，極大地制約了深部煤炭資源安全高效開發。微波和激光作為致裂范圍廣和致裂效率高的破巖手段有望解決深部硬巖大規模破碎難、效率低的難題。因此聯合微波激光兩種破巖技術開展硬巖破碎研究對于推動微波-激光聯合破巖工程應用具有重要意義。
2、目前對于微波和激光破巖研究大多是獨立開展，兩種技術耦合作用下巖石致裂特性和弱化效果尚未涉及，微波對激光致裂的增強效應以及微波-激光施加順序對致裂特征的影響尚未得到論證。本專利技術專利所設計的微波激光協同破巖裝備創造性地將微波和激光兩種新型破巖技術結合起來，同時集成聲發射與熱重等監測，可以開展微波-激光聯合破巖試驗，論證微波對激光致裂的增益作用，為微波和激光技術工程應用提供技術與裝備支撐。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供一種微波激光協同的破巖實驗設備，以解決現有技術中的問題，本專利技術所采用的技術方案是：
2、一種微波激光協同的破巖實驗設備，包括：激光發生器、微波發生器、氣體清掃組件、連接波導和成像采集組件；
3、所述激光發生器位于試樣上方，用于激光照射試樣的頂面，所述微波發生器的輸出端連接所述連接波導，所述連接波導的輸出端朝向試樣的側面；所述氣體清掃組件用于吹出氣體到試樣的頂面；所述成像采集組件位于試樣上方，用于采集試樣頂面的影像。
>4、進一步的，所述連接波導包括首尾相連的直波導和彎波導，所述直波導的入口端連接所述微波發生器，所述彎波導的出口端固定連接喇叭天線，所述喇叭天線的出口端朝向試樣；所述連接波導對稱設置有兩個并且分布在試樣的兩側。5、進一步的，所述直波導為矩形波導，其尺寸滿足以下公式條件：
6、，
7、整合可得：
8、，
9、其中，
f為微波頻率，
a為直波導的寬度，
b為直波導的高度，λ為微波波長。
10、進一步的，所述氣體清掃組件包括環形固定座、轉動環、切向連接管和氣源；
11、所述環形固定座固定設置于試樣上方，所述環形固定座的內側設置有環形槽，所述轉動環可轉動的設置在所述環形槽內，所述轉動環與所述環形固定座同軸設置，所述環形固定座的側面固定連接所述切向連接管的一端，所述切向連接管的另外一端連接所述氣源，所述切向連接管位于所述環形固定座的外側切線方向上；
12、所述轉動環的外側面與所述環形固定座的環形槽內壁面之間形成環形氣腔，所述切向連接管連通所述環形氣腔，所述轉動環的外側面固定連接多個擋片；所述擋片位于所述環形氣腔內，所述切向連接管用于將氣源的氣體吹向所述擋片，從而使所述轉動環旋轉；
13、所述轉動環上設置有吹氣孔，所述吹氣孔為通孔且連通所述環形氣腔，所述吹氣孔傾斜設置，其高度較低的一端開口位于所述轉動環的內側面上。
14、進一步的，所述激光發生器的激光頭上套接有保護管，所述保護管與所述激光發生器固定連接；
15、所述激光發生器與所述轉動環同軸設置，或者所述激光發生器傾斜設置；所述保護管連接所述轉動環。
16、進一步的，所述轉動環固定連接立桿，所述立桿豎直設置，所述立桿頂部可滑動的連接水平設置的調節桿，所述調節桿端部可轉動的連接滑套，所述滑套可活動的套設在所述保護管上，通過滑動所述調節桿以調節所述激光發生器的傾斜角度。
17、進一步的，所述立桿的頂部固定連接套管，所述調節桿遠離所述激光發生器的一端可滑動的穿過所述套管，所述套管頂部螺紋連接調節螺栓，所述調節螺栓底部連接橡膠阻尼塊，所述橡膠阻尼塊抵接所述調節桿，所述調節桿上固定連接限位塊，所述限位塊與所述套管之間設置彈簧，所述彈簧套設在所述調節桿上，所述橡膠阻尼塊用于形成與所述調節桿之間的滑動阻尼，從而在所述彈簧作用下，使所述激光發生器螺旋旋轉或者固定圓周旋轉。
18、本專利技術具有以下有益效果：本專利技術通過微波發生器和激光發生器分別產生微波和激光作用到巖石試樣，使巖石試樣受熱產生裂紋，并通過成像采集組件實時拍攝巖石試樣，能夠實時監測并記錄微波、激光協同作用過程中巖石的裂紋演化，可以實時觀察巖石裂紋發育和演化規律，評估礦物體積膨脹、破裂等數據。
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【技術保護點】
1.一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，包括：激光發生器（4）、微波發生器、氣體清掃組件、連接波導（2）和成像采集組件；
2.根據權利要求1所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述連接波導（2）包括首尾相連的直波導和彎波導，所述直波導的入口端連接所述微波發生器，所述彎波導的出口端固定連接喇叭天線，所述喇叭天線的出口端朝向試樣（1）；所述連接波導（2）對稱設置有兩個并且分布在試樣（1）的兩側。
3.根據權利要求2所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述直波導為矩形波導，其尺寸滿足以下公式條件：
4.根據權利要求2所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述氣體清掃組件包括環形固定座（8）、轉動環（10）、切向連接管（9）和氣源；
5.根據權利要求4所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述激光發生器（4）的激光頭（6）上套接有保護管（7），所述保護管（7）與所述激光發生器（4）固定連接；
6.根據權利要求5所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述轉動環（10）固定連接立桿（12），所述立桿（12）豎直設置，所述立桿（12）頂部可滑動的連接水平設置的調節桿（13），所述調節桿（13）端部可轉動的連接滑套（20），所述滑套（20）可活動的套設在所述保護管（7）上，通過滑動所述調節桿（13）以調節所述激光發生器（4）的傾斜角度。
7.根據權利要求6所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述立桿（12）的頂部固定連接套管（17），所述調節桿（13）遠離所述激光發生器（4）的一端可滑動的穿過所述套管（17），所述套管（17）頂部螺紋連接調節螺栓（18），所述調節螺栓（18）底部連接橡膠阻尼塊（19），所述橡膠阻尼塊（19）抵接所述調節桿（13），所述調節桿（13）上固定連接限位塊（15），所述限位塊（15）與所述套管（17）之間設置彈簧（16），所述彈簧（16）套設在所述調節桿（13）上，所述橡膠阻尼塊（19）用于形成與所述調節桿（13）之間的滑動阻尼，從而在所述彈簧（16）作用下，使所述激光發生器（4）螺旋旋轉或者固定圓周旋轉。
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【技術特征摘要】
1.一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，包括：激光發生器（4）、微波發生器、氣體清掃組件、連接波導（2）和成像采集組件；
2.根據權利要求1所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述連接波導（2）包括首尾相連的直波導和彎波導，所述直波導的入口端連接所述微波發生器，所述彎波導的出口端固定連接喇叭天線，所述喇叭天線的出口端朝向試樣（1）；所述連接波導（2）對稱設置有兩個并且分布在試樣（1）的兩側。
3.根據權利要求2所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述直波導為矩形波導，其尺寸滿足以下公式條件：
4.根據權利要求2所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述氣體清掃組件包括環形固定座（8）、轉動環（10）、切向連接管（9）和氣源；
5.根據權利要求4所述的一種微波激光協同的破巖實驗設備，其特征在于，所述激光發生器（4）的激光頭（6）上套接有保護管（7），所述保護管（7）與所述激光發生器（4）固定連接；
6.根據權利要求5所述的一種微波激光...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高明忠，唐瑞烽，楊本高，謝晶，郝海春，趙麗娟，白彥博，張洋，劉軍軍，周雪敏，楊磊，
申請(專利權)人：深圳大學，
類型：發明
國別省市：
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