利用光纤Bragg光栅的双膜式土压力传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种利用光纤Bragg光栅的双膜式土压力传感器，采用了双层膜片结构；一次膜片通过边缘的环状膜片与壳体的外环粘接在一起，二次膜片焊接在壳体的内环上，通过油嘴向一次膜片和二次膜片之间形成的传压油腔注满液压油，二次膜片通过圆球与等强度悬臂梁的自由端紧密接触，圆球固定在等强度悬臂梁的自由端，圆球的顶部与二次膜片的下表面紧密接触，接触点为二次膜片的圆心；等强度悬臂梁的固定端用扇形固定块固定在壳体的内部，光纤Bragg光栅粘贴在等强度悬臂梁上表面的中心轴线上，光纤Bragg光栅通过引出孔与外接光缆相连接，使用环氧树脂对引出孔进行密封，最后壳体与底盖螺纹连接，构成利用光纤Bragg光栅的双膜式土压力传感器。本实用新型专利技术解决了土压力分布不均和土质种类不同的影响，适应性强，标定简单。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种测量边界土压カ的利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器，属于光电子测量

技术介绍
土压カ是指挡土结构物背后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力，土压カ的大小直接决定着挡土构筑物及被挡土体的稳定和安全。现实中影响土压力的因素很多，如土体介质的物理力学性质及结构组成,挡土墙的变形和位移,填土表面荷载,地下水的情况，被挡土体的回填エ艺等。众多的实践证明，观测土中的土压カ结果相对比较准确，但观测土与构筑物的接触土压カ效果尚不是十分理想，往往难以反应地基土的真实受カ情况，即使在受カ边界十分明显的条件下，接触土压カ的监测也不是十分理想，监测 值常远远小于理论计算值(欧智勇，詹金林，关于接触土压カ观测的探讨，企业科技与发展,2007 年)。与本技术接近的技术是光纤光栅封装土压カ传感器(參见文献周智，“光纤光栅封装土压カ传感器”，技术专利说明书，2007年10月，授权公告号CN200962061)。该技术采用承压板加光纤光栅的结构对土压カ进行測量。由于采用的是单膜板，易受土质种类和土压カ偏心的影响，对各种环境的适应性较差；标定时，不同的土质对单膜板式传感器的标定曲线有较明显的影响，标定过程较复杂。
技术实现思路
本技术的目的是提供ー种利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器，通过采用双层膜片结构，解决了土压カ分布不均和土质种类不同的影响，适应性强，标定简单。本技术采取的技术方案是包括一次膜片3、二次膜片4、传压油腔5、油嘴2、密封螺钉6、壳体7、底盖8、引出孔9、扇形固定块13、等強度悬臂梁14、光纤Bragg光栅15和外接光缆16 ;土压カ传感器采用了双层膜片结构；一次膜片3通过边缘的环状膜片I与壳体7的外环粘接在一起，二次膜片4焊接在壳体7的内环上，通过油嘴2向一次膜片3和二次膜片4之间形成的传压油腔5注满液压油，二次膜片4通过圆球12与等強度悬臂梁14的自由端紧密接触，圆球12固定在等強度悬臂梁14的自由端，圆球12的顶部与二次膜片4的下表面紧密接触，接触点为二次膜片4的圆心；等強度悬臂梁14的固定端用扇形固定块13固定在壳体7的内部，光纤Bragg光栅15粘贴在等強度悬臂梁14上表面的中心轴线上，光纤Bragg光栅15通过引出孔9与外接光缆16相连接，使用环氧树脂对引出孔9进行密封，最后壳体7与底盖8螺纹连接，构成利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器。其中，所述的二次膜片4的直径远小于一次膜片3的直径；所述的传压油腔5可以通过内部的液压油把一次膜片3受的均布土压カ等值传递到二次膜片4上；所述的一次膜片3通过粘接在一次膜片3外环的环状膜片I与壳体7的外环粘接在一起；所述的液压油具有适宜的粘度和良好的抗压性；所述的引出孔9为壳体7内部沿直径方向为引线预留的细孔。其中，环状膜片I、油嘴2、一次膜片3、二次膜片4、密封螺钉6、壳体7、底盖8、引出孔9、应变片10、外接电缆11、圆球12、扇形固定块13、等強度悬臂梁14、光纤Bragg光栅15、外接光缆16都是市场普通的元件。本技术的有益效果是I、适应性強，由于采用双膜结构，撇开了土压カ分布不均和土质种类不同的影响，对不同性质和粒径的土质有良好的适应性；2、准确度高，由于一次膜片的边缘为环状膜片，作用在一次膜片表面的介质压カ部分地消除了环状膜片在传压油腔液体压カ作用下可能产生的隆起，从而提高了传压油腔的传压效能，提高了测量的准确性； 3、标定简单，本技术采用双膜结构，使传感器的标定曲线不因所接触的土质种类不同而有明显差异，从而大大简化了土压カ传感器的标定。附图说明图I为本技术的结构示意图；图中1_环状膜片、2-油嘴、3-承压板、4-二次膜片、5-传压油腔、6-密封螺钉、7-壳体、8-底盖、9-引出孔、10-应变片、11-外接电缆、12-圆球、13-扇形固定块、14-等强度悬臂梁、15-光纤Bragg光栅、16-外接光缆。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术作进ー步说明图I为利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器结构示意图，其中，环状膜片I粘接在一次膜片3的边缘，一次膜片通过边缘的环状膜片I与壳体7的外环粘接在一起，ニ次膜片4焊接在壳体7的内环上，通过油嘴2向一次膜片3和二次膜片4之间形成的传压油腔5注满液压油，二次膜片4通过圆球12与等強度悬臂梁14的自由端紧密接触，圆球12固定在等強度悬臂梁14的自由端，圆球12的顶部与二次膜片4的下表面紧密接触，接触点为二次膜片4的圆心；等強度悬臂梁14的固定端用扇形固定块13固定在壳体7的内部，光纤Bragg光栅15粘贴在等强度悬臂梁14上表面的中心轴线上,光纤Bragg光栅15通过引出孔9与外接光缆16相连接，使用环氧树脂对引出孔9进行密封，最后壳体7与底盖8螺纹连接，构成利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器。本技术的传感模型如下当一次膜片受到ー个均布压カ并达到稳定时，根据静止流体力学中静压强的等值性，二次膜片也受到来自油体的均布压カP0。根据圆形薄板小挠度变形理论，二次膜片产生的挠度为 = )(1叉)Po(I)式(I)中，I2为二次膜片厚度，E2为二次膜片杨氏弹性模量，/ 为二次膜片泊松比力二次膜片的半径为从二次膜片中心沿半径方向的距离。在二次膜片的中心处Oc= M )，最大挠度为权利要求1.ー种利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器，其特征是包括一次膜片(3)、ニ次膜片(4)、传压油腔(5)、油嘴(2)、密封螺钉(6)、壳体(7)、底盖(8)、引出孔(9)、扇形固定块(13)、等強度悬臂梁(14)、光纤Bragg光栅(15)和外接光缆(16) ;土压カ传感器采用了双层膜片结构；一次膜片(3)通过边缘的环状膜片(I)与壳体(7)的外环粘接在一起，ニ次膜片(4)焊接在壳体(7)的内环上，通过油嘴(2)向一次膜片(3)和二次膜片(4)之间形成的传压油腔(5)注满液压油，二次膜片(4)通过圆球(12)与等強度悬臂梁(14)的自由端紧密接触，圆球(12)固定在等強度悬臂梁(14)的自由端，圆球(12)的顶部与二次膜片(4)的下表面紧密接触，接触点为二次膜片(4)的圆心；等強度悬臂梁(14)的固定端用扇形固定块(13 )固定在壳体(7 )的内部，光纤Bragg光栅(15 )粘贴在等強度悬臂梁(14 )上表面的中心轴线上，光纤Bragg光栅(15)通过壳体(7)内部的引出孔(9)与外接光缆(16)相连接，使用环氧树脂对引出孔(9)进行密封，最后壳体(7)与底盖(8)螺纹连接，构成利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器。2.根据权利要求I所述的利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器，其特征是所述的一次膜片(3)通过粘接在一次膜片(3)外环的环状膜片(I)与壳体(7)的外环粘接在一起。3.根据权利要求2所述的利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器，其特征是所述的二次膜片(4)的直径小于一次膜片(3)的直径。4.根据权利要求2或者3所述的利用光纤Bragg光栅的双膜式土压カ传感器，其特征是所述的等強度悬臂梁(14)的自由端有直径小于圆球(12)直径的通孔。专利摘要本技术提供了一种利用光纤Bragg光栅的双膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李川，陈尔阔，曹敏，王达达，
申请(专利权)人：昆明理工大学，云南电力试验研究院集团有限公司电力研究院，
类型：实用新型
国别省市：