[發明專利]一種電阻應變式管狀壓力傳感器及壓力場測試方法

有效

• 申請號: 201811085392.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109238526B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 苗如松;沈銳利;王路;古占平
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

本發明公開了一種電阻應變式管狀壓力傳感器及壓力場測試方法。傳感器管節包括高強度馬氏體不銹鋼材質的薄壁圓形管節和多枚沿管節內壁環向粘貼的箔式電阻應變計；箔式電阻應變計的敏感柵規格相同，且所有敏感柵的長度之和等于管節的內壁周長，敏感柵的長度方向與管節環向平行，依次首尾相接并在寬度方向沿管節軸向錯開，在管節內壁環向上形成連續的360度封閉環向應變測量區。本發明能夠測量纜索鋼絲束內部壓力場，消除傳統壓力傳感器裝置在壓力測試時受到的“土拱效應”不利影響；結合本發明提供的壓力測試計算方法，能夠準確得到測點處圍壓的大小及其沿各個方向的分布情況；傳感器管節和引線圓管通過柔性連接件串連后可以實現多點測量。

技術領域

本發明屬于壓力測試技術領域，涉及固體介質的壓力場測量，具體涉及一種電阻應變式管狀壓力傳感器及壓力場測試方法，適用于散粒體、纜索鋼絲束、固體材料等固體介質的內部壓力場的測試。

背景技術

隨著現代建筑、橋梁結構對大空間、大跨度、耐久性等功能需求，這些結構中采用的預應力拉索、懸索橋主纜等關鍵受力構件的機械性能的精細化研究越來越受到重視，拉索或主纜在局部需要通過索夾用預應力高強螺栓副緊固，因而其內部平行鋼絲之間會產生巨大的徑向擠壓作用，對纜索鋼絲內部壓力場的測定是對此類型構件進行精細化研究的基礎。目前對纜索鋼絲內部壓力的研究甚少，且研究以數值仿真方式進行，實際測量研究未見報道，這也反映出實際測量的困難性。巖土力學領域對土石混合體、高堆石壩筑料等顆粒材料力學特性的研究涉及到對介質內部壓力場的測定。各類基礎工程也廣泛需要對特定部位的土壓力進行測試。

纜索鋼絲束因其內部排列的隨機性、鋼絲之間為圓柱體接觸等性質，造成預埋壓力敏感元件與鋼絲的具體接觸位置是非確定的，經過調研，目前各類型的壓力傳感器均不能適用其內部壓力場的測量研究。目前巖土力學、基礎工程方面的土工試驗主要采用土壓力盒進行壓力測量，土壓力盒的測量原理導致其測量結果因受到土拱效應的影響，得到的測量值偏小，詳見論文《模型試驗中膜式土壓力盒標定及其應用》(《巖土工程學報》2016年第5期)。

發明內容

本發明的目的用于解決基礎設施建設中纜索構件精細化研究領域的鋼絲束壓力場測量問題，同時本發明提供的壓力傳感器對待測固體介質的類型具有普遍而靈活的適用性，待測固體介質包括且不限于土石混合體、倉儲谷物堆積體等散粒體、纜索鋼絲束、連續介質固體材料。

實現本發明目的的技術方案如下：

一種電阻應變式管狀壓力傳感器，包括傳感器管節；所述傳感器管節包括高強度馬氏體不銹鋼材質的薄壁圓形管節和多枚沿管節內壁環向粘貼的箔式電阻應變計；所述箔式電阻應變計的敏感柵規格相同，且所有敏感柵的長度之和等于管節的內壁周長，敏感柵的長度方向與管節環向平行，依次首尾相接并在寬度方向沿管節軸向錯開，在管節內壁環向上形成連續的360度封閉環向應變測量區。

進一步地，包括一個以上傳感器管節，還包括一個以上引線圓管和一個以上內插式柔性連接件；所述內插式柔性連接件包括兩端的圓管和中間凸緣，圓管的外徑等于傳感器管節或引線圓管的內徑，中間凸緣與傳感器管節和引線圓管的外徑均相等；傳感器管節之間、或引線圓管之間、或傳感器管節與引線圓管之間均通過內插式柔性連接件串連聯結后貫通，所有箔式電阻應變計的連接導線由貫通的連續空腔引出。

一種電阻應變式管狀壓力傳感器的壓力場測試方法，包括

將傳感器管節置于固體壓力場中待測位置；

采集所有箔式電阻應變計的應變測量值；

計算得到測點處的壓應力平均值