一种光学无线压力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种光学无线压力传感器，涉及围岩、岩土压力传感器或混凝土应力监测传感器技术领域。本发明专利技术包括壳体、压力传导模块、配调光学模块、光距分析集成、供电仓和数据传输天线，壳体的两端开设有排水口，壳体内侧的顶端设置有压力传导模块，壳体的内侧从一端到另一端依次设置有供电仓、光距分析集成和配调光学模块，壳体的外侧固定连接有数据传输天线。本发明专利技术利用光反射与变形相结合的原理，将受力变形转化为位移，再将位移转化成应力，通过传感器监测数据传输至云平台，对隧道围岩压力、岩土压力、混凝土结构应力进行实时监测与预警，提高工程结构的安全与稳定性。提高工程结构的安全与稳定性。提高工程结构的安全与稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种光学无线压力传感器


[0001]本专利技术涉及围岩、岩土压力传感器或混凝土应力监测传感器
，具体为一种光学无线压力传感器。

技术介绍

[0002]隧道及地下结构永久处于围岩地层中，受到围岩压力作用或混凝土结构受到结构自重的作用，需要对围岩对结构作用压力以及结构应力进行监测，以便实时掌握结构的受力状况；压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置，压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器；但是当前传统的压力传感器受到温度变形的影响较大，测量误差较大，精度难以保证，因此需要对以上问题提出一种新的解决方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种光学无线压力传感器，利用光反射与变形相结合的原理，能对围岩、岩土压力或混凝土应力进行实时监测与预警，确保结构运营安全，提高工程结构的安全与稳定性，以解决现有的问题当前传统的压力传感器受到温度变形的影响较大，测量误差较大，精度难以保证。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种光学无线压力传感器，包括壳体、压力传导模块、配调光学模块、光距分析集成、供电仓和数据传输天线，所述壳体的两端开设有排水口，所述壳体内侧的顶端设置有压力传导模块，所述壳体的内侧从一端到另一端依次设置有供电仓、光距分析集成和配调光学模块，所述壳体的外侧固定连接有数据传输天线。
[0005]优选的，所述压力传导模块包括压力接触模块、防水硅胶、弹簧、变形传递轴和支撑底座，所述壳体的内侧固定连接有支撑底座，所述支撑底座的顶端固定连接有弹簧，所述壳体顶端的内侧设置有压力接触模块，所述压力接触模块的底端和排水口的外侧均设置有防水硅胶，所述压力接触模块底端的防水硅胶下表面与弹簧的顶端固定连接，所述压力接触模块底端的防水硅胶下表面还固定连接有变形传递轴，所述变形传递轴位于弹簧的内侧。
[0006]优选的，所述配调光学模块包括反光镜片转动轴和反光镜片，所述壳体的内侧固定连接有反光镜片转动轴，所述反光镜片转动轴的外侧转动连接有反光镜片，所述反光镜片的一端与变形传递轴的底端接触。
[0007]优选的，所述配调光学模块还包括激光发射源和感光接收片，所述感光接收片的顶端固定连接有激光发射源，所述感光接收片的一端与反光镜片之间通过半圆环相连接。
[0008]优选的，所述感光接收片的另一端与光距分析集成之间通过导线连接。
[0009]优选的，所述光距分析集成与数据传输天线为电性连接，所述供电仓与光距分析集成及供电仓与配调光学模块均为电性连接。
[0010]优选的，所述压力的计算公式为：利用光反射及几何关系，计算出：Δd=l
×
sin(arctanD/L)；得出弹簧受力=围岩压力，即为F=k
×
Δd；应力σ=F/S；l为所述反光镜片转动轴与变形传递轴的距离；L为所述反光镜片与感光接收片的间距；k为所述弹簧的刚度；S为外部围岩压力作用在所述压力接触模块上时的作用有效面积；Δd为所述S引起所述的变形量。
[0011]优选的，所述反光镜片与感光接收片平行。
[0012]优选的，所述激光发射源发射的初始入射光线的入射角为90
°
。
[0013]所述变形传递轴引起反光镜片围绕反光镜片转动轴转动一定角度，该角度为θ，所述激光发射源发射的入射光线的入射角从90
°
跟随θ变动，所述反射光线以θ角度反射到感光接收片9，反射后在所述感光接收片9的刻度为D。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用光反射与变形相结合的原理，将受力变形转化为位移，再将位移转化成应力，通过传感器监测数据传输至云平台，对隧道围岩压力、岩土压力、混凝土结构应力进行实时监测与预警，提高工程结构的安全与稳定性。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术一种光学无线压力传感器示意图；图2为本专利技术实现原理示意图。
[0017]图中：1、压力接触模块；2、排水口；3、防水硅胶；4、弹簧；5、变形传递轴；6、支撑底座；7、反光镜片；8、激光发射源；9、感光接收片；10、光距分析集成；11、供电仓；12、数据传输天线。
实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例
[0019]本实施例用于公开一种光学无线压力传感器的具体结构，从而实现对隧道等受压力的检测应用。
[0020]请参阅图1，一种光学无线压力传感器，包括壳体、压力传导模块、配调光学模块、光距分析集成10、供电仓11和数据传输天线12，壳体的两端开设有排水口2，壳体内侧的顶端设置有压力传导模块，壳体的内侧从一端到另一端依次设置有供电仓11、光距分析集成10和配调光学模块，壳体的外侧固定连接有数据传输天线12。
[0021]压力传导模块包括压力接触模块1、防水硅胶3、弹簧4、变形传递轴5和支撑底座6，壳体的内侧固定连接有支撑底座6，支撑底座6的顶端固定连接有弹簧4，壳体顶端的内侧设置有压力接触模块1，压力接触模块1的底端和排水口2的外侧均设置有防水硅胶3，压力接触模块1底端的防水硅胶3下表面与弹簧4的顶端固定连接，压力接触模块1底端的防水硅胶3下表面还固定连接有变形传递轴5，变形传递轴5位于弹簧4的内侧；配调光学模块包括反光镜片转动轴和反光镜片7，壳体的内侧固定连接有反光镜片转动轴，反光镜片转动轴的外侧转动连接有反光镜片7，反光镜片7的一端与变形传递轴5的底端接触；配调光学模块还包括激光发射源8和感光接收片9，感光接收片9的顶端固定连接有激光发射源8，感光接收片9的一端与反光镜片7之间通过半圆环相连接；感光接收片9的另一端与光距分析集成10之间通过导线连接；光距分析集成10与数据传输天线12为电性连接，供电仓11与光距分析集成10及供电仓11与配调光学模块均为电性连接。
实施例
[0022]本实施例用于在上述实施例一的前提下进一步的公开了具体的压力传感器的计算公式，从而得到对压力获知的具体计算数据。
[0023]请参阅图2，压力传感器的计算公式为：利用光反射及几何关系，计算出：Δd=l
×
sin(arctanD/L)；得出弹簧受力=围岩压力，即为F=k
×
Δd；应力σ=F/S；l为反光镜片转动轴与变形传递轴5的距离；L为反光镜片7与感光接收片9的间距；k为弹簧4的刚度；S为外部围岩压力作用在压力接触模块1上时的作用有效面积；Δd本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学无线压力传感器，其特征在于：包括壳体、压力传导模块、配调光学模块、光距分析集成（10）、供电仓（11）和数据传输天线（12），所述壳体的两端开设有排水口（2），所述壳体内侧的顶端设置有压力传导模块，所述壳体的内侧从一端到另一端依次设置有供电仓（11）、光距分析集成（10）和配调光学模块，所述壳体的外侧固定连接有数据传输天线（12）。2.根据权利要求1所述的一种光学无线压力传感器，其特征在于：所述压力传导模块包括压力接触模块（1）、防水硅胶（3）、弹簧（4）、变形传递轴（5）和支撑底座（6），所述壳体的内侧固定连接有支撑底座（6），所述支撑底座（6）的顶端固定连接有弹簧（4），所述壳体顶端的内侧设置有压力接触模块（1），所述压力接触模块（1）的底端和排水口（2）的外侧均设置有防水硅胶（3），所述压力接触模块（1）底端的防水硅胶（3）下表面与弹簧（4）的顶端固定连接，所述压力接触模块（1）底端的防水硅胶（3）下表面还固定连接有变形传递轴（5），所述变形传递轴（5）位于弹簧（4）的内侧。3.根据权利要求2所述的一种光学无线压力传感器，其特征在于：所述配调光学模块包括反光镜片转动轴和反光镜片（7），所述壳体的内侧固定连接有反光镜片转动轴，所述反光镜片转动轴的外侧转动连接有反光镜片（7），所述反光镜片（7）的一端与变形传递轴（5）的底端接触。4.根据权利要求3所述的一种光学无线压力传感器，其特征在于：所述配调光学模块还包括激光发射源（8）和感光接收片（9），所述感光接收片（9）的顶端固定连接有激光发射源（8），所述感光接收片（9）的一端与反光镜片（7）之间通过半圆环相连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，张学富，黄子鉴，王子健，周元辅，黎小刚，宋何阳，刘士洋，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：