[實用新型]一種壓電陶瓷彎曲元土體剪切波速測試裝置

無效

• 申請號: 200820086397.0
• 申請日: 2008-05-12
• 公開（公告）號: CN201221978Y
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 周燕國;陳云敏;汪孔政;黃博
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01H5/00
• 分類號: G01H5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本實用新型涉及剪切波速測試裝置，尤其是涉及一種壓電陶瓷彎曲元土體剪切波速測試裝置。

背景技術

壓電陶瓷彎曲元測試土樣波速具有原理簡明，操作便捷的優點，而被廣泛安置在各種室內土工試驗設備中進行土樣小應變剪切模量的測量研究。浙江大學曾于2002年開發了在三軸室內安裝壓電陶瓷彎曲元的土樣波速測試裝置并申請了專利(專利號：02261611.X)，之后又成功開發了在固結儀上安裝壓電陶瓷元的土樣波速測試裝置(專利號：200520013094.2)，但目前國內外尚無直接利用壓電陶瓷彎曲元在現場進行土體波速測試的測試方法和相應裝置。現場土體波速測試可以避免取樣擾動對波速測試結果的影響，具有室內測試不可替代的優越性。以往現場土體波速測試主要采用單孔法、跨孔法或面波分析法等方法，這些方法普遍存在操作程序復雜，費用較高的缺點，應用受到較大限制。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種壓電陶瓷彎曲元土體剪切波速測試裝置，利用壓電陶瓷彎曲元在現場進行土體剪切波速的測試。

本實用新型采用的技術方案如下：

包括激發傳感器、接收傳感器、線性放大器、分壓電路、電荷放大器和便攜式計算機；兩個結構相同的激發傳感器和接收傳感器分別插入土體中，線性放大器和分壓電路的一端接激發傳感器的接線端，線性放大器和分壓電路的另一端分別接便攜式計算機中聲卡的第一端和第三端，電荷放大器的一端接接收傳感器的接線端，電荷放大器的另一端接微機中聲卡的第三端。

所述的兩個結構相同的激發傳感器和接收傳感器，包括兩個基座、兩塊夾板和壓電陶瓷彎曲元；壓電陶瓷彎曲元兩側分別夾在夾板中間夾緊槽中，而兩塊夾板又分別夾在基座中間凹槽中。

所述的線性放大器由集成功率放大電路LM1875及其周圍電路組成，LM1875的信號輸入端經過耦合電容與聲卡的信號輸出端連接，LM1875的信號輸出端與激發傳感器的接線端連接。

所述的分壓電路由第一電阻和第二電阻組成，第一電阻的一端接線性放大器的輸出端，另一端通過第二電阻接地，并與聲卡的輸入接口連接。

所述的電荷放大器由J-FET輸入集成運算放大電路TL082及其外圍電路組成，TL082的正相輸入端接地，反相輸入端與接收傳感器的接線端連接，TL082的輸出端與聲卡的輸入接口連接。

所述的壓電陶瓷彎曲元表面采用環氧樹脂密封，無接線的一端呈懸臂狀插入土體中。

本實用新型具有的有益效果是：

本實用新型大大降低了現場土體波速測試的費用和測試時間，具有較高的經濟效益。它解決了壓電陶瓷彎曲元在土體中的安置、系統的電連接以及高阻抗壓電陶瓷彎曲元的防水防潮問題；采用獨特的傳感器結構設計，能通過調節懸臂長度改變壓電陶瓷彎曲元晶片的剛度，通過安裝使用較大尺寸的壓電陶瓷彎曲元晶片獲得較高的激發能量，因而能適應不同剛度或類型土體的測試需要，具有廣泛的適用性；采用由便攜式計算機以及專門針對壓電陶瓷彎曲元測試設計的小型線性放大器和電荷放大器組建測試系統，保證了系統具有較高的便攜性，并大大降低了系統的成本，提高了經濟效益；同時還兼有原理明確、結構簡單、制作使用方便的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構原理示意圖。

圖2是激發傳感器和接收傳感器的剖視圖。

圖3是激發傳感器和接收傳感器的拆解圖。

圖4是線性放大器與電荷放大器電路原理圖。

圖5是測試系統運行界面圖。

圖中：1，激發傳感器；2，接收傳感器；3、3’，分別為激發、接收屏蔽信號線；4，土體；5，線性放大器；6，分壓電路；7，電荷放大器；8，便攜式計算機；9，基座；10，夾板；11，壓電陶瓷彎曲元；12，基座連接螺釘；13，緊固螺釘。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括激發傳感器1、接收傳感器2、線性放大器5、分壓電路6、電荷放大器7和便攜式計算機8；兩個結構相同的激發傳感器1和接收傳感器2分別插入土體4中，線性放大器5和分壓電路6的一端經激發屏蔽信號線3接激發傳感器2的接線端，線性放大器5和分壓電路6的另一端分別接便攜式計算機8中聲卡的第一端和第三端，電荷放大器7的一端經接收屏蔽信號線3’接接收傳感器3的接線端，電荷放大器7的另一端接微機8中聲卡的第三端。激發屏蔽信號線3和接收屏蔽信號線3’均采用單芯同軸電纜。