[發(fā)明專利]一種具有液態(tài)金屬天線的三向應(yīng)力傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610050875.1
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105675179B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周小平;程浩;肖睿胤
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心 50201
• 代理人: 唐開平

本發(fā)明公開了一種具有液態(tài)金屬天線的三向應(yīng)力傳感器，它包括有盒體（1），盒體（1）為方形六面體，其中有共頂點的三個面為受力面（2），在每個受力面（2）與其相對面之間各夾裝有兩個有機聚合物圓柱體（3），有機聚合物圓柱體（3）上具有螺旋形微流道（5），螺旋形微流道（5）內(nèi)充滿液態(tài)金屬，螺旋形微流道（5）內(nèi)的液態(tài)金屬通過連接的同軸饋線（4）饋電。本發(fā)明在三向受力的情況下，有機聚合物圓柱體（3）中螺旋形微流道（5）的變形，使裝置頻率發(fā)生變化，通過天線頻率接收裝置測得土體或巖體的壓力，實現(xiàn)遠程監(jiān)測及測量土體或巖體的壓力情況。本發(fā)明的優(yōu)點是：能夠?qū)崟r遠程監(jiān)測三向壓力，提高了檢測的準確性、可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程壓力測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有液態(tài)金屬天線的三向應(yīng)力傳感器。

背景技術(shù)

土木工程中巖土體或混凝土體的三維應(yīng)力測試是工程中的一項基礎(chǔ)性工作，是對工程安全設(shè)計及評價的基礎(chǔ)。尤其是能夠準確測出三向應(yīng)力狀態(tài)并實現(xiàn)實時遠程監(jiān)測，對于土木工程、水利工程、交通工程等基礎(chǔ)設(shè)施項目具有基礎(chǔ)性的重要作用。

目前，土木工程應(yīng)力測試領(lǐng)域中現(xiàn)有的壓力測試裝置大多數(shù)只能測試一個方向的壓力，只有少數(shù)壓力測試裝置能夠測試三向應(yīng)力狀態(tài)，中國專利文獻CN102620870A、CN104075944A公開了幾種三向應(yīng)力傳感器，各有特色。但綜合比較后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的三向應(yīng)力傳感器存在幾個問題：1、現(xiàn)有的三向應(yīng)力傳感器主要都是基于傳感式或振弦式土盒體，該類測試裝置精度不夠高，易受電磁干擾，量程不夠大，長期穩(wěn)定性較差；2、現(xiàn)有的三向應(yīng)力傳感器都是有線傳遞測試數(shù)據(jù)，測試深度不夠深，不能遠程測試；3、現(xiàn)有的三向應(yīng)力傳感器都不能長期、實時遠程監(jiān)測。

中國專利文獻CN 104037495 A于2014年9月10日公開了一種用于滑坡監(jiān)測的L型液態(tài)金屬天線，它包括有彈性殼體、L型空心管、微型泵和饋電同軸線以及接地片，彈性殼體內(nèi)部裝滿液態(tài)金屬，L型空心管設(shè)置在彈性殼體頂部側(cè)邊，并連通彈性殼體內(nèi)部，L型空心管向上延伸，L型空心管頂端安裝微型泵，從L型空心管內(nèi)部位于液態(tài)金屬溢流口處有饋電同軸線引出，溢流口處的液態(tài)金屬與接地片電連接。該專利能夠進行實時的遠程監(jiān)測滑坡的狀態(tài)變化，但是，該裝置存在以下問題：

1)、該專利只能測試一個方向壓力，不能測試三向壓力；

2)、由于L型空心管頂端安裝微型泵，該微型泵用于對L型空心管抽空氣，以維持L型空心管氣壓平衡，因為L型空心管內(nèi)的氣壓值無法檢測并保持恒定，導(dǎo)致與氣壓值相關(guān)的液態(tài)金屬流動受到微型泵控制，所以L型空心管的液態(tài)金屬長短不能真實反映彈性殼體的受力變形，導(dǎo)致滑坡位移變形的監(jiān)測錯誤；

3)、L型空心管設(shè)置在彈性殼體頂部側(cè)邊，細長的L型空心管強度較低，在與彈性殼體連接處的強度很薄弱，在實際使用中容易折斷和損壞。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種具有液態(tài)金屬天線的三向應(yīng)力傳感器，它能夠?qū)崟r、遠程監(jiān)測三向壓力，并能提高檢測的準確性，可靠性。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，它包括有盒體，盒體為方形六面體，其中有共頂點的三個面為受力面，在每個受力面與其相對面之間各夾裝有兩個有機聚合物圓柱體，有機聚合物圓柱體上具有螺旋形微流道，螺旋形微流道內(nèi)充滿液態(tài)金屬，螺旋形微流道內(nèi)的液態(tài)金屬通過連接的同軸饋線饋電。

微流道內(nèi)的液態(tài)金屬構(gòu)成液態(tài)金屬天線。兩個有機聚合物圓柱體上的液態(tài)金屬天線同時接入同軸饋線進行饋電，形成天線中的對稱振子。

本發(fā)明的工作原理是：將本發(fā)明埋設(shè)于巖體中或土中后，盒體三個受力面開始受到擠壓，盒體的受力面受到壓力作用，并產(chǎn)生形變。受力面受到的應(yīng)變傳遞給兩個可壓縮的有機聚合物圓柱體，有機聚合物圓柱體被壓縮，導(dǎo)致有機聚合物圓柱體內(nèi)的螺旋形微流道產(chǎn)生縱向及橫向變形。通過同軸饋線饋電后的液態(tài)金屬在變形后，接收裝置接收的頻率在發(fā)生變化。