專利名稱：基于液壓傳動的雙膜式土壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種測量邊界土壓カ的基于液壓傳動的雙膜式土壓カ傳感器，屬于光電子測量技術領域。
背景技術：
土壓カ是指擋土結構物背后的填土因自重或外荷載作用對墻背產生的側向壓力，土壓カ的大小直接決定著擋土構筑物及被擋土體的穩定和安全。現實中影響土壓力的因素很多，如土體介質的物理力學性質及結構組成,擋土墻的變形和位移,填土表面荷載,地下水的情況，被擋土體的回填エ藝等。眾多的實踐證明，觀測土中的土壓カ結果相對比較準確，但觀測土與構筑物的接觸土壓カ效果尚不是十分理想，往往難以反應地基土的真實 受カ情況，即使在受カ邊界十分明顯的條件下，接觸土壓カ的監測也不是十分理想，監測值常遠遠小于理論計算值(歐智勇，詹金林，關于接觸土壓カ觀測的探討，企業科技與發展,2007 年)。與本實用新型接近的技術是光纖光柵封裝土壓カ傳感器(參見文獻周智，“光纖光柵封裝土壓カ傳感器”，實用新型專利說明書，2007年10月，授權公告號CN200962061)。該技術采用承壓板加光纖光柵的結構對土壓カ進行測量。由于采用的是單膜板，易受土質種類和土壓カ偏心的影響，對各種環境的適應性較差；標定時，不同的土質對單膜板式傳感器的標定曲線有較明顯的影響，標定過程較復雜。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種基于液壓傳動的雙膜式土壓カ傳感器，通過采用雙層膜片結構，解決了土壓カ分布不均和土質種類不同的影響，適應性強，標定簡單。實現本實用新型的上述目的所采取的技術方案是包括一次膜片3、二次膜片4、傳壓油腔5、油嘴2、密封螺釘6、殼體7、底蓋8、引出孔9、應變片10和外接電纜11 ;土壓カ傳感器采用了雙層膜片結構；一次膜片3通過邊緣的環狀膜片I與殼體7的外環粘接在一起，二次膜片4焊接在殼體7的內環上，通過油嘴2向一次膜片3和二次膜片4之間形成的傳壓油腔5注滿液壓油，應變片10以二次膜片4的圓心為中點粘貼在下表面的一條直徑上，應變片10通過殼體7內部的引出孔9與外接電纜11相連接，使用環氧樹脂對引出孔9進行密封，最后殼體7與底蓋8螺紋連接，構成基于液壓傳動的雙膜式土壓カ傳感器。其中，所述的二次膜片4的直徑小于一次膜片3的直徑；所述的傳壓油腔5可以通過內部的液壓油把一次膜片3受的均布土壓カ等值傳遞到二次膜片4上；所述的一次膜片3通過粘接在一次膜片3外環的環狀膜片I與殼體7的外環粘接在一起；所述的液壓油具有適宜的粘度和良好的抗壓性；所述的引出孔9為殼體7內部沿直徑方向為引線預留的細孔。其中，環狀膜片I、油嘴2、一次膜片3、二次膜片4、密封螺釘6、殼體7、底蓋8、引出孔9、應變片10、外接電纜11都是市場普通的元件。[0008]本實用新型的有益效果是I、適應性強，由于采用雙膜結構，撇開了土壓カ分布不均和土質種類不同的影響，對不同性質和粒徑的土質有良好的適應性；2、準確度高，由于一次膜片的邊緣為環狀膜片，作用在一次膜片表面的介質壓カ部分地消除了環狀膜片在傳壓油腔液體壓カ作用下可能產生的隆起，從而提高了傳壓油腔的傳壓效能，提高了測量的準確性；3、標定簡單，本實用新型采用雙膜結構，使傳感器的標定曲線不因所接觸的土質種類不同而有明顯差異，從而大大簡化了土壓カ傳感器的標定。
圖I為本實用新型的結構示意圖；圖中1_環狀膜片、2-油嘴、3-承壓板、4-二次膜片、5-傳壓油腔、6-密封螺釘、7-殼體、8-底蓋、9-引出孔、10-應變片、11-外接電纜。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型作進ー步說明圖I為基于液壓傳動的雙膜式土壓カ傳感器結構示意圖，包括一次膜片3、二次膜片4、傳壓油腔5、油嘴2、密封螺釘6、殼體7、底蓋8、引出孔9、應變片10和外接電纜11 ;土壓カ傳感器采用了雙層膜片結構；一次膜片3通過邊緣的環狀膜片I與殼體7的外環粘接在一起，二次膜片4焊接在殼體7的內環上，通過油嘴2向一次膜片3和二次膜片4之間形成的傳壓油腔5注滿液壓油，應變片10以二次膜片4的圓心為中點粘貼在下表面的一條直徑上，應變片10通過殼體7內部的引出孔9與外接電纜11相連接，使用環氧樹脂對引出孔9進行密封，最后殼體7與底蓋8螺紋連接，構成基于液壓傳動的雙膜式土壓カ傳感器。本實用新型的傳感模型當一次膜片受到ー個均布壓カ并達到穩定時，根據靜止流體力學中靜壓強的
等值性，二次膜片也受到來自油體的均布壓力れ。根據圓形薄板小撓度變形理論，在二次膜片半徑上的徑向應變為Sr = —f2- (I - / 2)(r22 - 3x2)(I)
81 式(I)中，ち為二次膜片厚度，E2為二次膜片楊氏彈性模量，片為二次膜片泊松
比，ろ為二次膜片的半徑,為從二次膜片中心沿半徑方向的距離。膜片上沿半徑方向的應變分布不是常量，對于沿某一直徑對稱粘貼在膜片中心處的應變片，根據式(I)可求出在標距ガ范圍內徑向應變的平均值為匕=1 ;a -ポ)"V⑵根據應變片的工作原理[0023]LR = RKs(3)其中，ガ為應變片原始電阻值；Aif為伸長或壓縮所引起的電阻變化量；iT為比例常數(應變片常數)ド為軸向應變。把(2)式帶入(3)式，則電阻變化量Aif與勻布壓力的關系為
權利要求1.一種基于液壓傳動的雙膜式土壓カ傳感器，其特征是包括一次膜片(3)、二次膜片(4)、傳壓油腔(5)、油嘴(2)、密封螺釘(6)、殼體(7)、底蓋(8)、引出孔(9)、應變片(10)和外接電纜(11) ;土壓カ傳感器采用了雙層膜片結構；一次膜片(3 )通過邊緣的環狀膜片(I)與殼體(7)的外環粘接在一起，二次膜片(4)焊接在殼體(7)的內環上，通過油嘴(2)向一次膜片(3)和二次膜片(4)之間形成的傳壓油腔(5)注滿液壓油，應變片(10)以二次膜片(4)的圓心為中點粘貼在下表面的一條直徑上，應變片(10)通過殼體(7)內部的引出孔(9)與外接電纜(11)相連接，使用環氧樹脂對引出孔(9)進行密封，最后殼體(7)與底蓋(8)螺紋連接，構成基于液壓傳動的雙膜式土壓カ傳感器。
2.根據權利要求I所述的基于液壓傳動的雙膜式土壓カ傳感器，其特征是所述的ー次膜片(3 )通過粘接在一次膜片(3 )外環的環狀膜片(I)與殼體(7 )的外環粘接在一起。
3.根據權利要求2所述的基于液壓傳動的雙膜式土壓カ傳感器，其特征是所述的ニ次膜片(4)的直徑小于一次膜片(3)的直徑。
專利摘要本實用新型提供了一種基于液壓傳動的雙膜式土壓力傳感器，采用了雙層膜片結構；一次膜片通過邊緣的環狀膜片與殼體的外環粘接在一起，二次膜片焊接在殼體的內環上，通過油嘴向一次膜片和二次膜片之間形成的傳壓油腔注滿液壓油，應變片以二次膜片的圓心為中點粘貼在下表面的一條直徑上，應變片通過殼體內部的引出孔與外接電纜相連接，使用環氧樹脂對引出孔進行密封，最后殼體與底蓋螺紋連接，構成基于液壓傳動的雙膜式土壓力傳感器。本實用新型解決了土壓力分布不均和土質種類不同的影響，適應性強，標定簡單。
文檔編號G01L1/22GK202403841SQ201120502218
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者曹敏, 李川, 王達達, 陳爾闊 申請人:云南電力試驗研究院(集團)有限公司電力研究院, 昆明理工大學