[發明專利]一種高精度三維土壓力測試裝置及其量程調整系統

有效

• 申請號: 201710020619.2
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106840472B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 王浩;鄭文智;茅建校;荀智翔;陶天友;王飛球;朱克宏;劉海浪;鐵棟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/04
• 分類號: G01L1/04;G01B11/16
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種高精度三維土壓力測試裝置，其特征在于：包括豎向主測力彈簧(1)、若干水平測力彈簧(6)、底板(12)、內筒(5)、中心頂板(11)、邊頂板(10)以及若干外側板(8)；其中，所述底板(12)的中心位置固定有底板永磁鐵(14)，所述中心頂板(11)為圓形，其內側面上固定有頂板永磁鐵(13)；所述邊頂板(10)中間設有通孔，所述通孔的直徑與所述內筒(5)的內徑以及所述中心頂板(11)的直徑均一致，所述中心頂板(11)設置在所述邊頂板(10)中間的通孔內；

所述豎向主測力彈簧(1)垂直固定在所述底板永磁鐵(14)上，所述內筒(5)套在所述豎向主測力彈簧(1)外，并垂直固定在所述底板(12)上，所述內筒(5)的頂部與所述邊頂板(10)固接；所述中心頂板(11)側面與所述內筒(5)的內側面上設有匹配的豎直滑軌；所述若干外側板(8)以圓環陣列間隔豎直設置在所述內筒(5)外，相鄰外側板(8)之間采用柔性連接(9)連接，所述內筒(5)外側壁上固定有內側永磁鐵(17)，每塊所述外側板(8)內側壁上固定有外側永磁鐵(19)，在每塊所述外側板(8)與內筒(5)之間設置所述水平測力彈簧(6)，所述水平測力彈簧(6)的兩端分別固定在所述內側永磁鐵(17)和外側永磁鐵(19)上；每塊所述外側板(8)的兩端部與邊頂板(10)以及底板(12)之間設有匹配的水平滑軌；

還包括若干豎向次測力彈簧(2)，所述豎向次測力彈簧(2)在所述內筒(5)內，圍繞所述豎向主測力彈簧(1)以圓環陣列間隔豎直設置，其底部固定在所述底板永磁鐵(14)上；在每塊所述外側板(8)與內筒(5)之間設置有多個所述水平測力彈簧(6)，多個所述水平測力彈簧(6)位于同一豎直平面內，并等間距設置。

2.根據權利要求1所述的高精度三維土壓力測試裝置，其特征在于：所述豎向主測力彈簧(1)、豎向次測力彈簧(2)與頂板永磁鐵(13)以及底板永磁鐵(14)之間設置絕緣，所述水平測力彈簧(6)與內側永磁鐵(17)和外側永磁鐵(19)之間設置絕緣。

3.根據權利要求1或2所述的高精度三維土壓力測試裝置，其特征在于：所述豎向主測力彈簧(1)、豎向次測力彈簧(2)以及水平測力彈簧(6)內分別設有鐵芯(15，16，18)，所述鐵芯(15，16，18)外側面沿圓周方向均勻設有若干條沿鐵芯軸向設置的滑軌(23)，所述豎向主測力彈簧(1)、豎向次測力彈簧(2)以及水平測力彈簧(6)內側沿螺旋圓周均勻設有若干導向彈性支承(20)，所述導向彈性支承(20)能夠與所述滑軌(23)適配。

4.根據權利要求3所述的高精度三維土壓力測試裝置，其特征在于：所述豎向主測力彈簧(1)、豎向次測力彈簧(2)以及水平測力彈簧(6)外均設有導管。

5.根據權利要求3所述的高精度三維土壓力測試裝置，其特征在于：所述底板(12)、內筒(5)、中心頂板(11)、邊頂板(10)以及外側板(8)均為環氧玻璃纖維板。

6.根據權利要求1或2所述的一種高精度三維土壓力測試裝置的量程調整系統，其特征在于：包括電源、若干光纖應變式位移計、光纖調制解調儀、數據采集儀、數據分析系統以及控制系統；所述電源分別連接所述豎向主測力彈簧(1)、豎向次測力彈簧(2)、水平測力彈簧(6)的兩端，所述光纖應變式位移計垂直設置在所述底板永磁鐵(14)以及各外側永磁鐵(19)上；所述光纖調制解調儀通過光纖連接各個光纖應變式位移計，各個光纖應變式位移計的信號輸出通過所述數據采集儀傳輸到所述數據分析系統，所述數據分析系統用于計算出土體位移變化率并進一步計算出一定時間內土體的位移變化量；所述控制系統根據所述一定時間內土體的位移變化量，通過控制電源輸出電流的大小來控制所述主測力彈簧(1)和豎向次測力彈簧(2)形成的磁極與頂板永磁鐵(13)和底板永磁鐵(14)之間的互斥力，以及控制所述水平測力彈簧(6)形成的磁極與水平內側永磁鐵(17)和水平外側永磁鐵(19)之間的互斥力，實現測試裝置量程調節。