[实用新型]一种双面感压式土压力传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感技术领域，特别是涉及一种双面感压式土压力传感器。

背景技术

岩土介质中土压力测量是土力学理论和岩土工程试验研究的一个重要内容，大量岩土工程理论和实际问题的解决，往往主要依靠现场原型或模型试验直接的测量结果，特别是近年来许多研究课题涉及到爆炸冲击荷载作用下土中或埋入土中的结构表面上的动态压力测试，目前土压力测量的基本方法是采用土压力传感器埋设于土体中或埋置于土中结构物的表面上直接测量土中压力，土压力传感器仍然是世界各国进行土介质中试验研究的基本工具。

岩土介质中的压力测量与一般的液体、空气等流体介质中的压力测量大不相同，岩土介质中的压力测量时，传感器埋入介质中，由于传感器与周围介质的物理和力学性质不相同，势必改变介质原来的应力场，引起应力集中和重分布现象，使得传感器测得的实际压力与该处原来的真实压力不相同，由此产生的误差通常称“匹配误差”， “匹配误差”与土压力传感器的高径比（传感器的厚度与传感器的直径之比）、传感器与土介质的质量密度比、传感器敏感面的等效弹模与土介质的模量比等因素有关，对于动态土压力测量，动态匹配误差还与压力荷载的上升时间等有关，为减小测量时由于传感器、介质之间不匹配而引起的匹配误差，岩土介质中的压力测量对土压力传感器的结构尺寸和敏感面的等效弹性模量等力学性能都有严格的要求，为达到土压力传感器在测量岩土介质中压力时具有小且稳定的静态及动态匹配误差，土压力传感器应为扁平式结构，对于单面敏感的土压力传感器，要求传感器的高径比不应大于0.3， 而目前常用的土压力传感器主要有振弦式、电阻应变式、差动电阻式、气压式、电感调频式以及新型光纤光栅式等，这些土压力传感器主要应用于建筑、铁路、交通、水电、大坝、隧道等工程领域的基础及其它土压力测量，基本上是单面敏感结构，随着防护工程等领域对土中爆炸冲击压力测试需求的增加，为解决土压力测试过程中的传感器与土介质的匹配问题，这些传感器不能满足动态匹配误差对传感器的高径比、密度比以及荷载上升时间的变化要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双面感压式土压力传感器，该传感器主要是为解决土压力测试过程中的传感器与土介质的匹配问题。

本实用新型的一种双面感压式土压力传感器，包括外壳体、内壳体、密封装置和接线装置，在内壳体的外部设有外壳体，内壳体和外壳体之间设有硅油，内壳体为圆柱状结构，在其圆柱面上对称的两端设有接线装置和密封装置，密封装置通过钢球和螺钉进行封堵，接线装置通过内壳体上的引线管与引线相连接；

所述内壳体为圆柱状结构，内壳体的中部设有孔，内壳体在其圆柱面上对称的两端也设有孔。

所述外壳体由上膜片和下膜片两部分构成，上膜片和下膜片形成圆柱型的中空结构，外壳体内部两端分别通过螺纹结构与内壳体相连接。

所述接线装置由密封接头、压力芯片和引线管构成，密封接头设置在内壳体一端的孔处，密封接头一端插入到孔内，密封接头的另一端设有压力芯片，引线管一端插入到内壳体的孔内，在引线管内设有引线，引线穿过内壳体内设置的孔，引线一端与密封接头相连接。

所述密封装置设置在内壳体另一端的孔内，密封装置由钢球和螺钉构成，钢球设置在内壳体的孔内，螺钉插入到内壳体的孔内对钢球进行封堵。

所述密封接头上设有小孔，压力芯片上设有连接线，连接线穿过密封接头上的小孔使压力芯片与密封接头相连接。

所述压力芯片由硅压阻式、厚膜陶瓷或厚膜电容制作而成。

本实用新型的技术效果在于，采用双面对称敏感结构和周边固支圆形平膜片结构，在测量土压力时，传感器与土介质之间的匹配误差对传感器的高径比、密度比以及荷载上升时间的变化极不敏感，尤其在测量岩土介质中土压力时动态匹配误差具有小而稳定的值，特别适合于动态土压力的测量。本实用新型结构简单，加工制作方便，适于批量生产。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图。

图中：1、上膜片；2、内壳体；3、引线管；4、引线；5、密封接头；6、下膜片；7、压力芯片；8、钢球；9、螺钉；10、硅油。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的一种双面感压式土压力传感器，包括外壳体、内壳体、密封装置和接线装置，在内壳体的外部设有外壳体，内壳体和外壳体之间设有硅油，内壳体为圆柱状结构，在其圆柱面上对称的两端设有接线装置和密封装置，密封装置通过钢球8和螺钉9进行封堵，接线装置通过内壳体上的引线管3与引线4相连接。