[發明專利]一種三向土壓力傳感器

在審

• 申請號: 202211075658.X
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115326269A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 辛全明;曹洋;梁海;張顯冬;尹志偉;段晶晶;李慧;鄭哲;吳艷彬;楊江祎
• 申請（專利權）人: 中建東設巖土工程有限公司;中國建筑東北設計研究院有限公司
• 主分類號: G01L5/1627
• 分類號: G01L5/1627;E02D1/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

1.一種三向土壓力傳感器，包括受力盒體、應變片、連接線束，其特征在于：

受力盒體為正方形，由六片鋼板組成，鋼板材料的彈性應變為3％～5％；

每片鋼板與相鄰鋼板接觸的邊緣局部加厚且設計成45°的斜角，以便互相之間擁有更大的接觸面積，作為主承載骨架能均勻受力承擔外界壓力，降低整體變形帶來的測試誤差；

在受力盒體承擔測試任務的三個相互垂直的鋼板內側設置圓形削薄區域，應變片粘貼在所述圓形削薄區域；應變片通過導線與測試儀器連接；圓形削薄區域受到土壓力時能產生適合量測的變形量，以便提高測量精度；未承擔測試任務的另外三個面不進行削薄處理以增強傳感器整體剛度，減少外荷載作用下傳感器變形造成的測試誤差；

受力盒體的其中一個非測試面的鋼板中心開孔，用于引出導線。

2.根據權利要求1所述的三向土壓力傳感器，其特征在于：受力盒體的6個面邊緣45°斜面組裝時，各面的連接強度應不小于材料強度。

3.根據權利要求1所述的三向土壓力傳感器，其特征在于：圓形削薄區域鋼板的厚度與傳感器測試量程關系為：

式中，p為傳感器最大量程時測試面均勻應力，R為圓形削薄區域的圓板半徑，σ_P為鋼板材料的比例極限，t為圓形削薄區域鋼板的厚度。

4.根據權利要求1所述的三向土壓力傳感器，其特征在于：測試面邊緣未削薄處理區域的鋼板厚度應不小于2倍圓形削薄區域鋼板的厚度，以利于周邊作為承載框架，減小荷載作用下傳感器的整體變形造成的影響。

5.根據權利要求1所述的三向土壓力傳感器，其特征在于：為保證受力盒體測試過程中良好的線性，圓形削薄區域最大撓度y₀小于圓形削薄區域直徑d的1/2000，即：整理后可得：

式中，E為材料的彈性模量，μ為材料泊松比。

6.根據權利要求1所述的三向土壓力傳感器，其特征在于：為滿足土體壓力變化不致影響受力盒體的線性，受力盒體變形模量E_m應大于土體的變形模量E_s，E_m＝(5～15)E_s。

7.根據權利要求1所述的三向土壓力傳感器，其特征在于：為避免受力盒體在土體中應力重分布現象，測試面厚度H與邊長D之比滿足下式：