[发明专利]一种正十二面体的三向压力传感器

说明书

本发明公开了一种正十二面体的三向压力传感器，它包括有盒体（1），盒体（1）为十二面体，盒体相邻的六个面为受力面（2），在每个受力面（2）与其相应对面之间各夹装有两个有机聚合物圆柱体（3），有机聚合物圆柱体（3）上具有螺旋形微流道（5），螺旋形微流道（5）内充满液态金属，螺旋形微流道（5）内的液态金属通过同轴馈线4馈电。本发明通过天线频率接收装置测得土体或岩体的压力，实现远程监测及测量土体或岩体的压力情况。本发明的优点是：能够一次测量得到的六个应力分量，不用调节角度来得到六个分量，操作简便，并提高了测量精度；能够实时远程监测三向压力，提高了检测的准确性、可靠性。

技术领域

本发明属于岩土工程压力测试技术领域，具体涉及一种三向压力传感器。

背景技术

土木工程中岩土体或混凝土体的三向应力测试是工程中的一项基础性工作，是对工程安全设计及评价的基础。尤其是能够准确测出三向应力状态并实现实时远程监测，对于土木工程、水利工程、交通工程等基础设施项目具有基础性的重要作用。

目前，土木工程应力测试领域中现有的压力测试装置大多数只能测试一个方向的压力，只有少数压力测试装置能够测试三向应力状态，中国专利文献CN102620870A、CN104075944A公开了几种三向压力测试装置，各有特色。但综合比较后发现，现有的三向压力测试装置存在几个问题：1、现有的三向压力测试装置主要都是基于传感式或振弦式土压力盒，该类测试装置精度不够高，易受电磁干扰，量程不够大，长期稳定性较差；2、现有的三向压力测试装置都是有线传递测试数据，测试深度不够深，不能远程测试；3、现有的三向压力测试装置都不能长期、实时远程监测；4、现有的三向压力测试装置，是用两个相同仪器不同角度来得到六个分量，操作复杂，角度把控不准，使得测试精度不高。

中国专利文献CN 104037495 A于2014年9月10日公开了一种用于滑坡监测的L型液态金属天线，它包括有弹性壳体、L型空心管、微型泵和馈电同轴线以及接地片，弹性壳体内部装满液态金属，L型空心管设置在弹性壳体顶部侧边，并连通弹性壳体内部，L型空心管向上延伸，L型空心管顶端安装微型泵，从L型空心管内部位于液态金属溢流口处有馈电同轴线引出，溢流口处的液态金属与接地片电连接。该专利能够进行实时的远程监测滑坡的状态变化，但是，该装置存在以下问题：

1)、该专利只能测试一个方向压力，不能测试三向压力；

2)、由于L型空心管顶端安装微型泵，该微型泵用于对L型空心管抽空气，以维持L型空心管气压平衡，因为L型空心管内的气压值无法检测并保持恒定，导致与气压值相关的液态金属流动受到微型泵控制，所以L型空心管的液态金属长短不能真实反映弹性壳体的受力变形，导致滑坡位移变形的监测错误；

3)、L型空心管设置在弹性壳体顶部侧边，细长的L型空心管强度较低，在与弹性壳体连接处的强度很薄弱，在实际使用中容易折断和损坏。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种正十二面体的三向压力传感器，它能够实时、远程监测三向压力，并能提高检测的准确性，可靠性。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有盒体，盒体为十二面体，盒体相邻的六个面为受力面，在每个受力面与其相对面之间各夹装有两个有机聚合物圆柱体，有机聚合物圆柱体上具有螺旋形微流道，螺旋形微流道内充满液态金属，螺旋形微流道内的液态金属通过同轴馈线馈电。

微流道内的液态金属构成液态金属天线。两个有机聚合物圆柱体上的液态金属天线同时接入同轴馈线进行馈电，形成天线中的对称振子。

本发明的工作原理是：将本发明埋设于岩体中或土中后，盒体六个受力面开始受到挤压，盒体的受力面受到压力作用，并产生形变。受力面受到的应变传递给两个可压缩的有机聚合物圆柱体，有机聚合物圆柱体被压缩，导致有机聚合物圆柱体内的螺旋形微流道产生纵向及横向变形。通过同轴馈线馈电后的液态金属在变形后，接收装置接收的频率在发生变化。