[發明專利]一種土體壓力和振動一體化感測裝置及其制備方法

有效

• 申請號: 202110213947.0
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113008425B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 徐東升;李曉寧;李元貝;蘇自強
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01H9/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

1.一種土體壓力和振動一體化感測裝置，其特征在于，包括：

主體，包括底蓋、頂蓋和側壁，所述側壁為環狀薄壁，所述底蓋設置在所述側壁的一端，所述頂蓋設置在所述側壁的另一端，所述底蓋的內側面設置有第一光纖光柵；振動檢測模塊，包括懸臂梁和金屬球，所述懸臂梁包括固定端和懸臂端，所述固定端固定在所述側壁的內側，所述金屬球設置在所述懸臂端，所述懸臂梁上設置有第二光纖光柵；以及

壓力檢測模塊，包括兩根承力桿、滑動鉸鏈和應變傳遞元件，兩根所述承力桿的一端通過滑動鉸鏈設置在所述頂蓋的內側面，兩根所述承力桿的另一端通過應變傳遞元件分別設置在所述第一光纖光柵的兩端。

2.根據權利要求1所述的土體壓力和振動一體化感測裝置，其特征在于：所述懸臂梁包括第一懸梁和第二懸梁，所述第二光纖光柵設置在所述第一懸梁上，所述第二懸梁上設置有第三光纖光柵，所述第一懸梁和第二懸梁之間設置有預留間隙，其中一根所述承力桿穿過所述預留間隙設置在所述第一光纖光柵的端部。

3.根據權利要求2所述的土體壓力和振動一體化感測裝置，其特征在于：所述第一懸梁和第二懸梁的懸臂端均設置有半圓環壁，所述第一懸梁和所述第二懸梁的半圓環壁組合形成圓環卡槽，所述金屬球設置在所述圓環卡槽上。

4.根據權利要求2所述的土體壓力和振動一體化感測裝置，其特征在于：所述側壁設置有穿出口，所述第一光纖光柵、第二光纖光柵和第三光纖光柵均通過所述穿出口穿出。

5.根據權利要求4所述的土體壓力和振動一體化感測裝置，其特征在于：所述側壁的外側穿出口處設置有保護手柄。

6.根據權利要求2所述的土體壓力和振動一體化感測裝置，其特征在于：所述底蓋上設置有第一凹槽，所述第一懸梁上設置有第二凹槽，所述第二懸梁上設置有第三凹槽，所述第一光纖光柵、第二光纖光柵、第三光纖光柵分別依次設置在所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽內。

7.根據權利要求6所述的土體壓力和振動一體化感測裝置，其特征在于：所述應變傳遞元件為鉸鏈，所述第一光纖光柵通過所述鉸鏈固定在所述第一凹槽內。

8.根據權利要求2-7任一項所述的土體壓力和振動一體化感測裝置，其特征在于：所述主體設置為圓柱形。

9.根據權利要求8所述的土體壓力和振動一體化感測裝置，其特征在于：所述第一懸梁和第二懸梁均設置為等強度梁，所述第一懸梁和第二懸梁均為扇形，所述第一懸梁和第二懸梁沿固定端至懸浮端逐漸縮窄。

10.一種土體壓力和振動一體化感測裝置的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)通過3D打印裝置打印獨立的懸臂梁，懸臂梁包括第一懸梁和第二懸梁，第一懸梁和第二懸梁的懸臂端組合形成環形卡槽，將金屬球安裝在環形卡槽內，第一懸梁上設置有第二凹槽，第二懸梁上設置有第三凹槽，將第二光纖光柵和第三光纖光柵分別鋪設在第二凹槽和第三凹槽內；

(2)通過3D打印裝置打印主體，先打印底蓋，底蓋上設置有第一凹槽，開始打印側壁時，暫停打印，將第一光纖光柵通過鉸鏈置于第一凹槽內，并確定好位置，將第一光纖光柵進行固定，繼續打印側壁；

(3)側壁與保護手柄同時打印，位于手柄位置處的側壁內側設置有安裝卡槽，安裝卡槽出現時，暫停打印，將安裝好的振動檢測模塊固定在安裝卡槽中，繼續打印；

(4)將兩根承力桿的一端分別與應變傳遞元件的鉸鏈連接，其中的一根承力桿穿過第一懸梁和第二懸梁中間的預留間隙，兩根承力桿的另一端通過滑動鉸鏈連接；

(5)繼續打印頂蓋，將頂蓋與側壁組裝。