[发明专利]基于3D打印和Flex传感技术的位移传感系统和方法

说明书

本发明涉及一种基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感系统，包括薄板、第一杆件、第二杆件、盒子和封装杆，所述第一杆件的一端与薄板的中心位置相连，另一端设置有铰，所述第一杆件设置有铰的一端位于所述盒子内，所述第二杆件穿过所述铰，两端之间安装在盒子上与所述铰在同一平面内的槽内；所述铰还与封装杆的一端相连，所述封装杆的另一端通过铰链固定在盒子的内壁上，所述封装杆内封装有Flex弯曲传感器。本发明还涉及上述位移传感系统的测量方法。本发明能够对岩土工程中土体的位移进行快速测量。

技术领域

本发明涉及一种位移传感系统，特别是涉及一种基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感系统和方法。

背景技术

对于岩土工程而言，测量土的位移显得十分重要，地基有时候需要测量土的沉降，通过与规范对比来检验是否满足施工要求；边坡方面，可以通过位移的测量来进行灾害预警等工作。因此，能够开发出一款防水耐用、简介方便且精度较高的传感器显得很有必要。

对于测量位移，除了商业已有的传感器，还有大量的FBG传感器被开发，CN107131836 A利用FBG，通过测出土压力来算出位移，方法精度高，但是使用的FBG过多，成本可能过高，除此之外，如果遇到大的位移变形，可能破坏装置。除此之外，连接传感器的还是传统的缆线连接，其不方便之处就不再赘述。

Flexforce弯曲传感器是一种由超薄电阻片构成的新型电阻式传感器，与传统的弯曲传感器相比精度更高，携带方便且数据获取也更为便利，优势明显。由于其轻薄的特性，Flexforce弯曲传感器比传统传感器更易通过外部封装被固定在待测位置。外部封装很好地将传感器与外部隔开，使得传感器极少受环境影响，从而能够实现垂直多点同步测量以及多次、循环使用。兼具轻质、便携、可循环、不易被环境影响、可无线模拟输出等诸多优势的Flexforce弯曲传感器经过封装即可埋入待测材料进行全自动准分布式测量。Flexforce传感器应用了当前较为先进的弯曲传感技术，广泛使用于医学、力学等多个研究领域，在土木工程中，Flexforce传感器已应用于测定建筑结构表面出现变形或裂缝的发展情况。

蓝牙技术，是一种支持设备短距离无线技术标准的代称，用来描述设备之间的短距离无线电系统的链接情况，能够在无线手机、移动电话、计算机等设备之间进行通信。这种技术适用于没有电线连接的条件完成的近距离的无线信息交换。随着计算机网络无线技术的发展，蓝牙技术联盟于2010年6月30日正式推出蓝牙核心规格4.0(称为BluetoothSmart)。蓝牙低功耗，可快速建立简单的链接。4.0版本的一般性改进包括推进蓝牙低功耗模式所必需的改进、以及通用属性配置文件(GATT)和AES加密的安全管理器(SM)服务。这都为实现安全便捷的数据传输提供了方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感系统和方法，能够对岩土工程中土体的位移进行快速测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感系统，包括薄板、第一杆件、第二杆件、盒子和封装杆，所述第一杆件的一端与薄板的中心位置相连，另一端设置有铰，所述第一杆件设置有铰的一端位于所述盒子内，所述第二杆件穿过所述铰，两端之间安装在盒子上与所述铰在同一平面内的槽内；所述铰还与封装杆的一端相连，所述封装杆的另一端通过铰链固定在盒子的内壁上，所述封装杆内封装有Flex弯曲传感器。

所述封装杆采用两种材料打印而成，其中，位于上层的材料在中间设置缝且预留有用于安装所述Flex弯曲传感器的槽，位于下层的材料通长布置；所述位于上层的材料硬度高于位于下层的材料。

所述Flex弯曲传感器通过3D打印技术直接打印到预留的槽内。

所述薄板和第一杆件通过3D打印的方式打印成一体。

所述盒子内还设置有蓝牙发射器，所述蓝牙发射器与所述Flex弯曲传感器无线连接。