[發明專利]基于全橋電測法的微型電阻式位移計

無效

• 申請號: 201310088221.4
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103175465A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 劉耀儒;楊強;程立;楊若瓊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于地質力學模型試驗技術領域；特別涉及到一種用于地質力學模型試驗中的簡易微型電阻式位移計的結構設計。

背景技術

地質力學模型試驗能夠模擬工程結構的應變、位移特點，又能近似模擬巖體斷層等地質因素對工程結構穩定性的影響，因此其在水利、采礦、隧道等工程設計中有著極其重要的作用并得到了廣泛的應用，例如中國的大中型拱壩基本都做過地質力學模型試驗。

地質力學模型試驗中，在荷載作用下結構表面和基礎巖體內部的位移情況是主要的測量內容，通過位移可以反映出結構及基礎巖體的應力、應變情況及各部位的安全穩定性，進而得到工程的最終安全性分析結果。但是，地質力學模型試驗需要測量比較多的點位移，而且有時候測點需要布置在巖體模型的內部；但是模型本身尺寸不大，位移測量裝置不能過大以對結構及巖體應力分布狀況產生影響。綜上，地質力學模型試驗需要一種微型、輕質、靈敏度高、穩定性好的位移測量裝置。雖然近年來涌現出光纖傳感器等高科技測量裝置，但這些成本較高，而且易受干擾，嚴重阻礙了其的推廣。

山東大學曾申請過“用于地質力學模型試驗的微型內置懸梁式位移計”（公開(公告)日:2009.01.14，公開(公告)號:CN101344372）。這是一種用于地質力學模型試驗的微型內置懸臂梁式位移計，包括彈簧片、鋼絲繩、應變片，其特征在于：鋼絲繩的兩端分別連接于彈簧片上端和模型體內部測點處的固定片；在彈簧片上端設有調節螺栓，彈簧片下端固定于厚鋼條上，應變片設置于靠近彈簧片下端的根部并通過信號線與信號接收處理裝置相連接。該位移計采用半橋法測量，測量精度不高；而且，此發明更偏重測量巖體結構的內部位移值。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種基于全橋電測法的微型電阻式位移計，本發明可以測量壩體或巖體表面的位移，而且具有微型、輕質、靈敏度高、穩定性好的特點，特別適用于地質力學模型試驗。

本發明提出的一種基于全橋電測法的微型電阻式位移計，其特征在于，用于地質力學模型試驗中的位移測量，該位移計主要包括薄銅片，測試螺栓，保護殼，4個應變片及其導線,帶孔底座；其中，測試螺栓固定在薄銅片的上端，薄銅片的中部和下端置于保護殼中，薄銅片的中部兩側表面的相對位置粘接四個應變片，薄銅片的下部與底座固定；4個應變片分別與導線相連接組成全橋電路。

該底座可為塑料底座，可由底板和豎板組成，底板一端為一圓孔，用于與地質力學模型固定，底座另一端也有一小圓孔，用于穿插4根導線；豎板結合在底板一端上開有兩個孔，用于將底座與薄銅片下部通過固定螺栓固定。

該薄銅片約為0.5mm厚的薄銅片，高度約為3.6cm，上窄下寬，上部最窄處約為0.9cm，下部最寬處約為1.5cm，薄銅片下部固定在塑料底座上；4個箔式電阻應變片置于銅片兩側表面中部，其中，第一應變片和第四應變片，第二應變片和第三應變片分別處于銅片兩側相同位置。

該每個應變片表面均涂有石蠟加凡士林密封，用于防潮和隔溫，以提高穩定性；

該位移計的總體大小可為1cm*2cm*3.5cm。

本發明的特點及有益結果：

本位移計可以埋入基礎巖體模型的內部，也可以布置在結構表面的測點。本位移計一端固定在鐵架上，當另一端發生位移時，銅片會產生彎曲；使用全橋法測量銅片兩面的應變差，進而換算得到銅片的位移值；本位移計將位移值轉化為極其靈敏的電信號進行測量；而且本位移計只使用電阻片、薄銅片、細導線、塑料板等簡單材料，加工、使用簡單方便，大大節約了成本。

本位移計構造、使用簡單，成本較低；使用全橋法靈敏度高；位移計布置方便，可以測量壩體或巖體模型表面位移，也可以測量巖體模型內部位移；位移計尺寸較小，對結構應力分布影響較小；測量技術簡單易學，成本低，易于推廣使用。

附圖說明

圖1為本發明的位移計側視圖；

圖2為本發明的俯視圖；

圖3為圖2的A-A剖面的正剖視圖；

圖4為本發明的位移計后視圖；

圖5為本發明的電路簡化圖；

其中，1薄銅片，2測試螺栓（2-1螺母，2-2螺帽），3保護殼，4應變片（4-1應變片1，4-2應變片2，4-3應變片3，4-4應變片4）,5固定螺栓（5-1固定螺栓1、5-2固定螺栓2），6底座,7導線（導線A，導線B，導線C，導線D）；R1、R2、R3、R4分別對應應變片1、2、3、4，A/C導線連接電源、B/D兩端連接測量儀器。

具體實施方式