【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土体压缩波测试装置，尤其涉及一种离心机试验的微型压电伸缩元件、压缩波测量装置及方法。
技术介绍
压缩波属于材料体波的一种，由弹性理论可知，材料的弹性模量与其压缩波速存在如下关系E＝ρVp2。所以通过弹性波速测试可以在不扰动土体结构性的前提下，获得土体的刚度参数。对于现场原位压缩波速测试，已有的方法包括下孔法、跨孔法等，其在岩土工程中应用相对成熟，结果可靠性较高。而室内试验土样尺寸小、波传播时间短、信号衰减快，信号判别难度显著增加，其测试装置需要具有更高的灵敏度和测试精度。基于室内压缩波速测试的特点，浙江大学相继专利技术了在三轴仪和固结仪上使用的弯曲元，可以实现单元体土样中压缩波速的测试。但是受元件结构限制，压缩波的激发能量相比剪切波要小一个数量级，容易受到场地中各类振动和电信号的干扰，难以应用于离心机试验。离心机试验是将土工模型置于高速旋转的离心机中，令模型受到高于重力加速度的离心加速度作用，以补偿因模型尺寸缩小而导致的土体自重损失，使模型土体能够恢复原型土体的应力状态。由于缩尺效应，离心机试验中任何误差都会按相似律放大，因而要求测试元件尺寸尽可能小。另一方面，离心机在运行过程中受风阻作用会产生明显的振动干扰，为了在高噪音环境中辨识信号，传感器在微型化的同时还应具有较高的激发能量和接收灵敏度。总之，在离心机试验中，模型土样压缩波速的测量一直未能得到有效实现，其应用仍存在不少技术难题。
【技术保护点】
一种离心机试验的微型压电伸缩元件，其特征在于：包括管状基座(9)和加工处理过的压电陶瓷片(5)，管状基座(9)的管状结构的侧面开有一道沿轴向的条形槽，管状基座(9)内部设有X型支撑(10)，加工处理过的压电陶瓷片(5)固定在管状基座(9)一端面上。
【技术特征摘要】
1.一种离心机试验的微型压电伸缩元件，其特征在于：包括管状基座(9)
和加工处理过的压电陶瓷片(5)，管状基座(9)的管状结构的侧面开有一道
沿轴向的条形槽，管状基座(9)内部设有X型支撑(10)，加工处理过的压电
陶瓷片(5)固定在管状基座(9)一端面上。
2.根据权利要求1所述的一种离心机试验的微型压电伸缩元件，其特征在
于：所述的加工处理过的压电陶瓷片(5)包括连接或者包裹在压电陶瓷片(5)
上的信号屏蔽线(1)、环氧树脂层(6)和导电铜胶带(7)，信号屏蔽线(1)
的正导线(2)和负导线(3)分别连接在压电陶瓷片(5)的两侧表面，压电陶
瓷片(5)的两侧表面再覆有用以绝缘的内层环氧树脂层(6)、用于电磁屏蔽
的导电铜胶带(7)和用于防水的外层环氧树脂层(6)，信号屏蔽线(1)的接
地线连接到导电铜胶带(7)。
3.根据权利要求1所述的一种离心机试验的微型压电伸缩元件，其特征在
于：所述的加工处理过的压电陶瓷片(5)用硅胶胶结在管状基座(9)端面上，
信号屏蔽线(1)从管状基座(9)的条形槽中引出。
4.根据权利要求1所述的一种离心机试验的微型压电伸缩元件，其特征在
于：所述的信号屏蔽线(1)包含有分别作为正极、负极的屏蔽线正导线(2)、
屏蔽线负导线(3)和作为接地线的屏蔽线铁丝(4)，屏蔽线正导线(2)和屏
蔽线负导线(3)直接焊接到压电陶瓷片(5)两侧表面，屏蔽线铁丝(4)通过
锡焊固定连接到导电铜胶带(7)并接地。
5.根据权利要求1～4任一所述的一种离心机试验的微型压电伸缩元件的压
缩波测量装置，其特征在于：包括一对权利要求1～3任一所述的微型压电伸缩
元件以及信号发生器(11)、功率放大器(12)、离心机主轴滑环(13)、电
荷放大器(14)、示波器(15)和微型压电伸缩元件(17)，模型箱(18)内
装有土体(16)，一对微型压电伸缩元件(17)同轴对心地埋入土体(16)中，
一对微型压电伸缩元件(17)包括分别作为激励端和接收端的两个微型压电伸
缩元件(17)；作为激励端的微型压电伸缩元件(17)连接到离心机主轴滑环
(13)第一通道，信号发生器(11)经功率放大器(12)后分别连接到离心机
主轴滑环(13)第一通道和示波器(15)，作为接收端的微型压电伸缩元件(17)
经电荷放大器(14)连接到离心机主轴滑环(13)第二通道，离心机主轴滑环
(13)第二通道与示波器(15)连接。
6.根据权利要求5所述的一种离...
【专利技术属性】
技术研发人员：周燕国，陈捷，孙政波，黄锦舒，陈云敏，黄博，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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