专利名称：基于液压传动的双膜式土压力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种测量边界土压カ的基于液压传动的双膜式土压カ传感器，属于光电子測量技术领域。
背景技术：
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)。与本实用新型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”，实用新型专利说明书，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。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种基于液压传动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。实现本实用新型的上述目的所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、应变片10和外接电缆11 ;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，应变片10以二次膜片4的圆心为中点粘贴在下表面的一条直径上，应变片10通过壳体7内部的引出孔9与外接电缆11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，构成基于液压传动的双膜式土压カ传感器。其中，所述的二次膜片4的直径小于一次膜片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都是市场普通的元件。[0008]本实用新型的有益效果是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，本实用新型采用双膜结构，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。
图I为本实用新型的结构示意图；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。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进ー步说明图I为基于液压传动的双膜式土压カ传感器结构示意图，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、应变片10和外接电缆11 ;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，应变片10以二次膜片4的圆心为中点粘贴在下表面的一条直径上，应变片10通过壳体7内部的引出孔9与外接电缆11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，构成基于液压传动的双膜式土压カ传感器。本实用新型的传感模型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力れ。根据圆形薄板小挠度变形理论，在二次膜片半径上的径向应变为Sr = —f2- (I - / 2)(r22 - 3x2)(I)
81 式(I)中，ち为二次膜片厚度，E2为二次膜片杨氏弹性模量，片为二次膜片泊松
比，ろ为二次膜片的半径,为从二次膜片中心沿半径方向的距离。膜片上沿半径方向的应变分布不是常量，对于沿某一直径对称粘贴在膜片中心处的应变片，根据式(I)可求出在标距ガ范围内径向应变的平均值为匕=1 ;a -ポ)"V⑵根据应变片的工作原理[0023]LR = RKs(3)其中，ガ为应变片原始电阻值；Aif为伸长或压缩所引起的电阻变化量；iT为比例常数(应变片常数)ド为轴向应变。把(2)式带入(3)式，则电阻变化量Aif与匀布压力的关系为
权利要求1.一种基于液压传动的双膜式土压カ传感器，其特征是包括一次膜片(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)、应变片(10)和外接电缆(11) ;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，应变片(10)以二次膜片(4)的圆心为中点粘贴在下表面的一条直径上，应变片(10)通过壳体(7)内部的引出孔(9)与外接电缆(11)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，构成基于液压传动的双膜式土压カ传感器。
2.根据权利要求I所述的基于液压传动的双膜式土压カ传感器，其特征是所述的ー次膜片(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所述的基于液压传动的双膜式土压カ传感器，其特征是所述的ニ次膜片(4)的直径小于一次膜片(3)的直径。
专利摘要本实用新型提供了一种基于液压传动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，应变片以二次膜片的圆心为中点粘贴在下表面的一条直径上，应变片通过壳体内部的引出孔与外接电缆相连接，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，构成基于液压传动的双膜式土压力传感器。本实用新型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。
文档编号G01L1/22GK202403841SQ201120502218
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者曹敏, 李川, 王达达, 陈尔阔 申请人:云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院, 昆明理工大学