一种钻孔应变仪灵敏度测试系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种钻孔应变仪灵敏度测试系统，包括：手动液压泵、激光位移传感器、支架、上压头和下压头，其中，手动液压泵通过上压头和下压头将钻孔应变仪探头安装在支架的中央部，上压头和下压头在和钻孔应变仪探头接触处具有凹槽，用于固定钻孔应变仪探头，激光位移传感器位于凹槽附近以测量钻孔应变仪探头在接触处的位移变化。通过手动液压泵使钻孔应变仪探头外筒在径向测量方向集中受力，并使用高精度的激光位移传感器测量探头外筒在受力位置的变形，记录下激光位移传感器和安装在探头内的差动式电容传感器的读数，即可计算出仪器的灵敏度和线性度等参数。本实用新型专利技术不仅能提供较大且稳定的标定力，还具有较高的标定精度。

A sensitivity test system for borehole strain gauge

The utility model provides a borehole strain sensitivity test system, including: manual hydraulic pump, laser displacement sensor, a bracket, pressure head and pressure head, wherein, the manual hydraulic pump through the pressure head and pressure head borehole strain sensor is installed in the central part of the support, and under the head in the head and borehole strain at the contact probe has a recess for fixing the borehole strain sensor, laser displacement sensor is positioned in the groove near the borehole strain measuring instrument to probe in contact displacement. Through the manual hydraulic pump makes the borehole strain in the radial direction of the outer cylinder probe measurement of stress concentration, and the use of high precision laser displacement sensor measuring probe in the outer cylinder deformation position of the recording laser displacement sensor and mounted on the probe in the differential capacitance sensor readings, it can be used to calculate the sensitivity and linearity etc. parameters of the instrument. The utility model not only can provide larger and stable calibration force, but also has higher calibration precision.

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔应变仪灵敏度测试系统
本技术涉及一种机械液压、电子测量系统，尤其涉及一种钻孔应变仪灵敏度测试系统，可对等效弹性模量较高的钻孔应变仪类的长圆筒钻孔观测仪器进行灵敏度、线性度等基本参数的测试。
技术介绍
在地球物理及大地观测中，经常使用各种钻孔类仪器，对钻孔内的地应力、地应变进行观测。观测中，首先在地壳待测部位打孔，再将观测探头下放到待测孔段，使用水泥浇注或机械支撑的方式将观测探头与孔壁耦合，使探头与孔壁达到焊接耦合的边界条件。这样钻孔内岩石的变形便会传递到探头上，观测仪器根据探头的变形便可达到观测地应力应变的目的。为了适应观测环境及观测的要求，这一类仪器的等效模量较高(一般在103Mpa量级或更高)，测量分辨率在10-10应变量级，因此测试装置既要能够提供较大的标定力，又要满足高分辨率测量精度要求，这就为仪器的灵敏度、线性度整机测试带来困难。
技术实现思路
本技术目的在于解决现有技术中的上述问题，提出了一种针对钻孔应变仪的室内整机灵敏度测试系统。本技术的一种钻孔应变仪灵敏度测试系统，用于测试钻孔应变仪的灵敏度，包括：手动液压泵、激光位移传感器、支架、上压头和下压头，其中，所述手动液压泵通过上压头和下压头将钻孔应变仪探头安装在支架的中央部，所述上压头和下压头在和钻孔应变仪探头接触处具有凹槽，用于固定钻孔应变仪探头，激光位移传感器位于所述凹槽附近以测量所述钻孔应变仪探头在接触处的位移变化。优选地，所述手动液压泵包括柱塞、柱塞腔、胶管和泵体，所述柱塞可在柱塞腔中沿轴线上下滑动，泵体和柱塞腔通过胶管相连。优选地，所述支架包括底座、立柱和顶板，所述底座和所述顶板通过所述立柱连接。优选地，所述手动液压泵的柱塞腔固定在支架的顶板上，所述柱塞腔抵接上压头，所述下压头固定在底座上。优选地，所述柱塞在泵体的控制下与上压头接触和分离，压力通过柱塞和上压头传递到钻孔应变仪探头上，使其在上下压头的凹槽处发生弹性变形。优选地，所述激光位移传感器包括上下一对激光位移传感器，位于上下压头的凹槽附近，分别测量钻孔应变仪探头径向对称的两个位置的位移变化。优选地，所述激光位移传感器和钻孔应变仪内部的差动式电容传感器的轴线位于同一竖直线上。优选地，所述凹槽为V型凹槽或圆弧形凹槽。本技术的有益效果是：通过手动液压泵使钻孔应变仪探头外筒在径向测量方向集中受力，并使用高精度的激光位移传感器测量探头外筒在受力位置的变形，记录下激光位移传感器和安装在探头内的差动式电容传感器的读数，即可计算出仪器的灵敏度和线性度等参数。本技术的钻孔应变仪灵敏度测试系统不仅能提供较大且稳定的标定力(5000N)，还具有较高的标定精度。附图说明图1为本技术的钻孔应变仪灵敏度测试系统的结构示意图。图2为输入量和输出量的直线拟合示意图。具体实施方式下面通过实施例对本技术作进一步说明，其目的仅在于更好地理解本技术的研究内容而非限制本技术的保护范围。如图1所示，本技术的钻孔应变仪灵敏度测试系统，用于对钻孔应变仪6的灵敏度进行测试，包括：手动液压泵1、激光位移传感器2、支架3、上压头4和下压头5，其中，手动液压泵1通过上下压头4，5将钻孔应变仪探头61固定在支架3的中央部，上压头4和下压头5在和钻孔应变仪探头接触处具有凹槽，用于固定钻孔应变仪探头，激光位移传感器2位于凹槽附近以测量所述钻孔应变仪探头在接触处的位移变化。本技术中，作为测试对象的钻孔应变仪6包括钻孔应变仪探头61和差动式电容传感器62，差动式电容传感器62安装在钻孔应变仪探头61内部，能测量探头61产生变形后的应变大小。具体地，手动液压泵1包括柱塞11、柱塞腔12、胶管13和泵体14。柱塞11可在柱塞腔12中沿轴线上下滑动，泵体14和柱塞腔12通过胶管13相连。摇动泵体14上的手柄可将油液压入柱塞腔12，并通过柱塞11向下移动传递压力。打开泵体14上的泄油阀可释放压力，使柱塞11向上回退到柱塞腔12内。支架3包括底座31、立柱32和顶板33。底座31和顶板33通过立柱32连接。手动液压泵1的柱塞腔12固定在支架3的顶板33上。柱塞腔12抵接上压头4(两者可以自由分开，以便于安装拆卸)，下压头5固定在底座31上。钻孔应变仪探头61放置在下压头5的凹槽51上，上压头4的凹槽41向下压在钻孔应变仪探头61上，从而将钻孔应变仪探头61固定在支架3的中央部。上述凹槽41,51与探头外筒的曲面弧度匹配，以起到稳定地固定探头的作用。较佳地，上述凹槽41,51可以为V型凹槽或圆弧形凹槽。当控制手动液压泵1的泵体14使得柱塞11和上压头4接触和分离，压力可通过柱塞11和上压头4传递到钻孔应变仪探头61上，从而使其在上下压头4,5的V型凹槽处发生弹性变形。具体地，操作泵体14加压，使柱塞11向下移动，顶住上压头4后产生压力，压力通过上压头4传递到钻孔应变仪探头61上，使钻孔应变仪探头61在上压头4和下压头5的凹槽接触处均产生变形。激光位移传感器2包括上下一对激光位移传感器21,22，分别位于上下压头4,5的凹槽附近(上下接触变形处)，通过激光三角法测量钻孔应变仪探头61径向对称的上下两个位置(上下接触处)的位移变化，同时通过差动电容传感器62测量钻孔应变仪探头61产生的应变变化。并且，一对激光位移传感器21,22和钻孔应变仪6内部的差动式电容传感器62的轴线位于同一竖直线上，位于一直线可以保证激光位移传感器和差动式电容传感器测量的是探头外筒同一位置的变形，减小灵敏度测量的误差。另外，激光位移传感器测量的是测量点外壁的变形，差动式电容传感器测量的是测量点内壁的变形，两者差别极小，可以视为两种传感器测的是同一对象。下面详细介绍本技术钻的孔应变仪灵敏度测试系统的工作过程。首先，将底座31，下压头5，立柱32，柱塞11，顶板33，柱塞腔12，胶管13，泵体14按照图1安装。打开泵体14上的泄油阀，使柱塞11回退到柱塞腔12内。将钻孔应变仪探头61放置在下压头5的凹槽51上，并保持水平稳定，转动钻孔应变仪探头61，确保差动式电容传感器62的两端在竖直位置，并在水平面内位于凹槽51附近。将上压头4的凹槽41向下压在钻孔应变仪探头61上，并和下压头5的凹槽51在同一竖直线上。关闭泵体14上的泄油阀并加压，使柱塞11向下移动，直到顶住上压头4后产生一定预压。接着，安装一对激光位移传感器2(上部激光位移传感器21,下部激光位移传感器22)，使其测量光点分别对准差动式电容传感器62的上下两端，并确保激光位移传感器2位于有效测量范围之内。操作手动液压仪1的泵体14再次加压，使钻孔应变仪探头61在上下压头4,5的凹槽41,51接触处产生弹性变形。一对激光位移传感器21,22通过激光三角法测量钻孔应变仪探头61径向对称的上下两个位置(上下接触处)的位移变化，同时差动电容传感器62测量钻孔应变仪探头61产生的应变变化。记录下一对激光位移传感器21,22的读数变化作为标准输入量，同时记录下差动式电容传感器62的读数变化作为输出量，连续测量数次后计算钻孔应变仪的灵敏度和线性度。灵敏度指仪器对单位输入的响应，表示的是仪器对输入的敏感程度。线性度指输入和输出在量程范围内是否保持线性比例的一种度量。在测出灵敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻孔应变仪灵敏度测试系统，用于测试钻孔应变仪的灵敏度，其特征在于，包括：手动液压泵、激光位移传感器、支架、上压头和下压头，其中，所述手动液压泵通过上压头和下压头将钻孔应变仪探头安装在支架的中央部，所述上压头和下压头在和钻孔应变仪探头接触处具有凹槽，用于固定钻孔应变仪探头，激光位移传感器位于所述凹槽附近以测量所述钻孔应变仪探头在接触处的位移变化。

【技术特征摘要】
1.一种钻孔应变仪灵敏度测试系统，用于测试钻孔应变仪的灵敏度，其特征在于，包括：手动液压泵、激光位移传感器、支架、上压头和下压头，其中，所述手动液压泵通过上压头和下压头将钻孔应变仪探头安装在支架的中央部，所述上压头和下压头在和钻孔应变仪探头接触处具有凹槽，用于固定钻孔应变仪探头，激光位移传感器位于所述凹槽附近以测量所述钻孔应变仪探头在接触处的位移变化。2.根据权利要求1所述的钻孔应变仪灵敏度测试系统，其特征在于，所述手动液压泵包括柱塞、柱塞腔、胶管和泵体，所述柱塞可在柱塞腔中沿轴线上下滑动，泵体和柱塞腔通过胶管相连。3.根据权利要求2所述的钻孔应变仪灵敏度测试系统，其特征在于，所述支架包括底座、立柱和顶板，所述底座和所述顶板通过所述立柱连接。4.根据权利要求3所述的钻孔应变仪灵敏度测试系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董云开，李宏，李涛，陈征，熊玉珍，吴立恒，喻建军，王海忠，刘凤秋，刘冠中，
申请(专利权)人：中国地震局地壳应力研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11