一种地下应力测试用薄膜式传感器及其安装方法技术

本发明专利技术涉及一种用于地下爆炸实验测试的传感器，具体涉及一种地下应力测试用薄膜式传感器及其安装方法。解决了现有薄膜式传感器的封装，未考虑接线位置的防护及封装结构本身阻抗匹配问题，导致薄膜式传感器难以适应外场实验环境测量需求的技术问题。本发明专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器，包括薄膜传感器和封装单元；封装单元包括基板，固定连接在基板上的盖板和封装箱，且盖板与封装箱连接位置处部分重合；封装箱为底部开口的箱体，箱体的接头输出端设置接线出口；薄膜传感器设置在盖板和基板之间，且薄膜传感器的接头位于封装箱内，并从封装箱的接线出口引出；基板和盖板均采用波阻抗接近待实验本地介质的材质。阻抗接近待实验本地介质的材质。阻抗接近待实验本地介质的材质。

【技术实现步骤摘要】
一种地下应力测试用薄膜式传感器及其安装方法


[0001]本专利技术涉及一种用于地下爆炸实验测试的传感器，具体涉及一种地下应力测试用薄膜式传感器及其安装方法。

技术介绍

[0002]爆炸力学研究内容之一是岩土介质中爆炸应力波传播演化规律。在爆炸发生时，会在周围介质中激发应力波并向外传播，传播路径上介质将产生规律性运动。通过测量不同位置处力学参量的特征，即可获得路径介质对应力波形的衰减规律。
[0003]由于应力波在介质内部传播，需在介质内部安装相关传感器，但传感器安装本身又会对介质产生影响，因而要求传感器体积尽可能小且与周围介质阻抗匹配。薄膜传感器由于其结构薄、体积小、灵敏度高的特点，能够较好的满足使用需求，在爆炸力学实验领域用途较广。在实验时，该装置置于固化的阻抗匹配材料中，冲击波传播时压缩周围介质使传感器受到压力，通过测试电路得到实验数据。在此过程中，由于传感器无法直接安装在支架上，且在浇筑过程中传感器会受到泥浆撞击和浸水，存在结构变形、线路短路和传感器损坏的可能。因此对于该类实验，需要提供一种能保证定位、防水、抗冲击及阻抗匹配的封装方法。现有技术虽有提供薄膜式传感器的封装工艺及装置，能一定程度保证薄膜式传感器的安装防护和定位，但相关结构在设计中并未同时考虑接线位置的防护及装置本身阻抗匹配问题，存在短路风险并极易引入测量误差，难以适应外场实验环境中自由场地运动的安装测量需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有薄膜式传感器的封装，未考虑接线位置的防护及封装结构本身阻抗匹配问题，导致薄膜式传感器难以适应外场实验环境测量需求的技术问题，而提供一种地下应力测试用薄膜式传感器及其安装方法。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种地下应力测试用薄膜式传感器，其特殊之处在于：包括薄膜传感器和封装单元；
[0007]所述封装单元包括基板，沿信号传输线引出方向依次固定连接在基板上表面的盖板和封装箱，且盖板与封装箱连接位置处部分重合，重合部分的封装箱固连在盖板上表面；
[0008]所述封装箱为底部开口的箱体，箱体侧壁上设有薄膜传感器信号传输线的接线出口一端为接头输出端，接头输出端远离盖板设置；
[0009]所述薄膜传感器设置在盖板和基板之间，且薄膜传感器设有信号传输线一端的接头处位于封装箱内，并从接头输出端的接线出口引出信号传输线；
[0010]所述基板和盖板均采用波阻抗接近待实验本地介质的材质。
[0011]进一步地，所述盖板和封装箱连接处分别设置有相互配合的阶梯结构，二者通过阶梯结构进行搭接连接。
[0012]进一步地，所述封装箱的接头输出端为可拆卸式的接头封装箱堵块；所述接头封装箱堵块中部设置有信号传输线的接线出口。
[0013]进一步地，所述封装箱的两侧底端设置向外延伸的外沿；所述封装箱的外沿通过螺栓和螺母与基板连接。
[0014]进一步地，所述重合部分，封装箱的外沿与盖板通过同一螺栓和螺母与基板连接。
[0015]进一步地，所述接头封装箱堵块的内侧设置有与封装箱的箱体适配的凸台，凸台伸入到箱体内且边部分别与封装箱内壁接触；所述基板四角分别设置有安装孔；所述封装箱采用可铸塑料环氧树脂材质。
[0016]一种地下应力测试用薄膜式传感器的安装方法，用于安装上述的一种地下应力测试用薄膜式传感器，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0017]步骤S1)使用前对各部件进行清洁；
[0018]步骤S2)固定薄膜传感器
[0019]在基板预设位置处绘制薄膜传感器的粘贴指示线；在指示线内涂抹胶水，将薄膜传感器粘贴至基板上的指示线内，保证薄膜传感器的敏感区域位于盖板中部，将薄膜传感器刮平，挤出气泡并去除多余胶水，等待并使其固化；
[0020]步骤S3)封装传感器敏感部分
[0021]在薄膜传感器及基板表面涂抹胶水，将盖板固定至基板上，去除多余胶水，等待并使其固化；
[0022]步骤S4)封装传感器线缆部分；
[0023]将薄膜传感器的接头与信号传输线一起放入封装箱内，将封装箱固定至基板上，并将薄膜传感器信号传输线从封装箱上的接线出口引出，往封装箱底部灌注胶水使底部完全密封；
[0024]步骤S5)安装；
[0025]将封装好薄膜传感器的基板固定至所需测试位置，即完成薄膜传感器的安装。
[0026]进一步地，步骤S2)中，指示线内涂抹的胶水选用流动性能好的快干胶；
[0027]步骤S3)和步骤S4)中，胶水均采用后期粘接强度较高的胶水。
[0028]进一步地，所用胶水需选用单位时间内产热较低，保证固化过程中薄膜传感器(3)安装位置处温度不超过其许用温度上限。
[0029]本专利技术的有益技术效果：
[0030]1、本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器，将薄膜传感器封装在盖板和基板之间，将接头部分从封装箱内引出，且盖板与封装箱设置重合部分，保证薄膜传感器的接头位置全部被封装到，且密封性良好，对接头起到很好的防护作用，本专利技术的整个封装结构可防止回填过程中薄膜传感器变形、可防水，进一步保证了测试的准确性；此外本专利技术中基座与盖板采用与待实验本地介质相同破阻抗的材质，很好的解决了封装结构与传感器的阻抗匹配问题，保证实验测试数据准确性和可靠性。
[0031]2、本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器，盖板与封装箱设置重合部分，采用阶梯结构搭接连接，保证接合处严丝合缝，固定可靠，进一步保证了封装的密封性。
[0032]3、本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器，封装箱设计为底部开口，接头输出端为可拆卸式的堵块结构，保证形成空腔保护薄膜传感器的接头连接部位。
[0033]4、本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器，本专利技术封装结构简单，封装方便，省时省力且成本低廉。
[0034]5、本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器，封装箱及接头封装箱堵块采用环氧树脂等铸塑塑料加工，造价低廉。
[0035]6、本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器，接头封装箱堵块内侧面设计有凸台，可嵌入封装箱内，且中部设置有接头出口，便于固定信号传输线，保护连接部位。
[0036]7、本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器的安装方法，通过胶封工艺实现薄膜式压力传感器的防水防潮防挤压；
[0037]8、本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器的安装方法，基板和薄膜传感器之间选用流动性能好的快干胶，其余部件固化均采用后期粘接强度较高的胶水，节约安装时间且确保安装可靠。
[0038]9、本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器的安装方法，所用胶水要求单位时间内产热较低，保证固化过程中薄膜传感器位置处温度不超过其许用温度上限，保证薄膜传感器可用性。
附图说明
[0039]图1为本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器实施例的结构示意图；
[0040]图2为本专利技术一种地下应力测试用薄膜式传感器实施例中基板的结构示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下应力测试用薄膜式传感器，其特征在于：包括薄膜传感器(3)和封装单元；所述封装单元包括基板(1)，沿信号传输线引出方向依次固定连接在基板(1)上表面的盖板(2)和封装箱(6)，且盖板(2)与封装箱(6)连接位置处部分重合，重合部分的封装箱(6)固连在盖板(2)上表面；所述封装箱(6)为底部开口的箱体，箱体侧壁上设有薄膜传感器(3)信号传输线的接线出口一端为接头输出端，接头输出端远离盖板(2)设置；所述薄膜传感器(3)设置在盖板(2)和基板(1)之间，且薄膜传感器(3)设有信号传输线一端的接头处位于封装箱(6)内，并从接头输出端的接线出口引出信号传输线；所述基板(1)和盖板(2)均采用波阻抗接近待实验本地介质的材质。2.根据权利要求1所述的一种地下应力测试用薄膜式传感器，其特征在于：所述盖板(2)和封装箱(6)连接处分别设置有相互配合的阶梯结构，二者通过阶梯结构进行搭接连接。3.根据权利要求2所述的一种地下应力测试用薄膜式传感器，其特征在于：所述封装箱(6)的接头输出端为可拆卸式的接头封装箱堵块(7)；所述接头封装箱堵块(7)中部设置有信号传输线的接线出口。4.根据权利要求3所述的一种地下应力测试用薄膜式传感器，其特征在于：所述封装箱(6)的两侧底端设置向外延伸的外沿；所述封装箱(6)的外沿通过螺栓(4)和螺母(5)与基板(1)连接。5.根据权利要求4所述的一种地下应力测试用薄膜式传感器，其特征在于：所述重合部分，封装箱(6)的外沿与盖板(2)通过同一螺栓(4)和螺母(5)与基板(1)连接。6.根据权利要求5所述的一种地下应力测试用薄膜式传感器，其特征在于：所述接头封装箱堵块(7)的内侧设置有与封装箱(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘赟哲，卢强，李凯凯，李翱，方厚林，丁洋，唐仕英，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：