[實用新型]一種測量土壓力的應變式傳感器

有效

• 申請號: 201821317312.5
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN209085809U
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 黃福云;胡晨曦;林友煒;崔玉龍;陳偉
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;林捷

本實用新型涉及一種測量土壓力的應變式傳感器，包括呈正方體狀的母體試件和貼設在母體試件各表面上的電阻應變片，電阻應變片在母體試件兩兩對稱面的粘貼方向一致，并處于母體試件每個表面的對稱中心線位置處。本實用新型具有以下優點1、使用方便、操作簡單且靈敏度高，能反映結構受力后出現的微小變形；2、母體試件埋置于土體中相對穩定且受到土體的擾動影響較小，即母體在土中的方向并不會發生改變，所以電阻應變片讀取出來的數據為某一方向上真實的土壓力值；3、母體試件抗壓強度較高，在土壓力作用下處于彈性狀態，即埋置于土體中不會受到壓縮破壞。

技術領域：

本實用新型專利涉及巖土工程、橋梁工程等領域，尤其是涉及一種測量土壓力的應變式傳感器。

背景技術：

在巖土工程、橋梁工程等領域，土壓力的測量一直是土力學理論和試驗研究經常遇到但至今尚未很好解決的一個問題。在實際工程與試驗研究中，土壓力盒是較普遍的土壓力測量儀器，其需要置于被測介質中進行有效的標定，實施過程復雜，影響因素過多，模量偏小較難獲得準確的量測數值，與實測值相差較大，且僅能測量一個方向上的土壓力。同時，由于土壓力盒較為小巧，埋置于土體中易受到土體擾動的影響，形成測壓面方向的改變，使得量測數據出現較大誤差。因此，發明一種靈敏度高、受土體擾動小、可測量多個方向的土壓力測量試件具有重要的意義。

發明內容：

本實用新型的目的在于提供一種測量土壓力的應變式傳感器，該應變式傳感器構造簡單、成本低，測得的土壓力靈敏度高。

本實用新型的具體實施方案是：

本實用新型測量土壓力的應變式傳感器，其特征在于，包括呈正方體狀的母體試件和貼設在母體試件每個表面上的各一個電阻應變片，電阻應變片在母體試件兩兩對稱面的粘貼方向一致，并處于母體試件每個表面的對稱中心線位置處。

進一步的，上述電阻應變片通過導線連接應變采集儀。

進一步的，上述母體試件直接埋置于土體中，所述母體試件為電阻應變片的載體，所述母體試件的尺寸大于電阻應變片長度的1.5～3倍，所述母體試件為可變形材料。

進一步的，電阻應變片粘貼于母體的六個表面處，其在六個表面處的粘貼方向為：前后表面電阻應變片的粘貼方向為水平橫向，其是測量垂直于左右表面的壓力荷載，左右表面電阻應變片的粘貼方向為豎直方向，其是測量垂直于上下表面的壓力荷載，上下表面電阻應變片的粘貼方向為前—后方向，其是測量垂直于前后表面的壓力荷載；母體在土體中受到任意方向的壓縮變形時，其六個表面處的電阻應變片均能測量出數值的變化，即可得出該位置處土壓力在三個方向上的大小。

進一步的，上述母體三個方向上的應變分別為應變采集儀實測值ε_u，ε_v，ε_w，某方向的實測應變包含了該方向單軸作用下的應變以及考慮泊松比后另外兩垂直方向變形對該方向所產生的應變，在單軸作用下三個方向(X、Y、Z)的應變分別為ε_x，ε_y和ε_z，

進一步的，上述在單軸作用下各個方向的應變(ε_x，ε_y，ε_z)通過虎克定律轉換為自身方向上的應力，所述該方向的應力即為土壓力值；

σ_x＝E·ε_x

σ_y＝E·ε_y

σ_z＝E·ε_z。