一種新型的檢測探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及巖土工程勘察測試和監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型的檢測探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于巖土工程勘察測試和監(jiān)測的檢測探頭主要包括有十字板、探頭彈性體及應(yīng)變電橋、信號及供電電纜、測量儀器等。由于位于鉆孔內(nèi)的工作探頭到地面的測量儀器之間由很長的電纜連接，其傳輸?shù)氖俏⑷醯哪M測量信號，各類干擾信號通過該連接電纜很容易進(jìn)入測量核心系統(tǒng)，因此這個測量系統(tǒng)應(yīng)屬于開放型系統(tǒng)。該檢測探頭的干擾來源及誤差產(chǎn)生的原因主要以下幾點:
[0003]1、應(yīng)變電橋感應(yīng)到彈性體應(yīng)變的電信號非常微弱，淤泥、淤泥質(zhì)土的抗剪強(qiáng)度Cu一般在5?15kPa，當(dāng)采用板頭寬度5cm、板頭高度1cm的十字板頭時，扭矩與強(qiáng)度的換算系數(shù)為2.1827，對應(yīng)的扭矩值為2.291?6.872Nm，此時應(yīng)變輸出電壓大約為1mV級。應(yīng)變電橋的橋臂電阻一般為360 Ω，應(yīng)變電橋的電壓信號通過電纜從鉆孔底部引出到地面的儀器上，電纜長度根據(jù)測試深度變化而變化，由于電纜長度的改變，電纜電阻的不一致性，改變了電橋的橋臂電阻，引入了部分誤差，因此規(guī)范中要求最大測試深度為30m，以便限制該因素引起的測量誤差。
[0004]2、電纜感應(yīng)的電磁干擾，電磁干擾分為工頻干擾和射頻干擾，例如在高壓輸電線路附近，或者大功率電機(jī)變壓器等場所，工頻干擾將非常嚴(yán)重，射頻干擾主要來源于無線通信如手機(jī)移動通信、通信基站、無線電廣播、微波、雷達(dá)輻射等方面，在市區(qū)這類干擾非常普遍，根據(jù)環(huán)境的不同，電磁干擾相當(dāng)于增加了一個隨機(jī)干擾誤差。
[0005]3、導(dǎo)線電纜的損傷，由于測試時頻繁的搬運(yùn)、加卸和旋轉(zhuǎn)鉆桿，電纜不可避免地會受到強(qiáng)力拉伸、擠壓和扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電纜的電傳輸特性(如導(dǎo)線電阻、分布電容、絕緣電阻等參數(shù))發(fā)生改變，直接影響測量電橋的阻值，同時引入不穩(wěn)定因子，造成測量誤差。
[0006]4、由于測試點位于地下(多處于地下水位以下)，特別是在沿海或地下水污染地區(qū)，地下水含鹽量增高，導(dǎo)電性顯著增強(qiáng)，由于電纜使用中的機(jī)械損傷，破皮是很常見的現(xiàn)象，地下水必然會透過損傷的破皮處進(jìn)入電纜內(nèi)部，大幅度降低了導(dǎo)線的絕緣電阻，且這種變化在整個測量過程中均是極不穩(wěn)定的，因而難以滿足規(guī)范要求的導(dǎo)線絕緣電阻50ΜΩ以上，造成測量結(jié)果的大幅度漂移(表現(xiàn)為毫無規(guī)律性、隨機(jī)性和極不穩(wěn)定性)，這種漂移有時甚至可以淹沒待測信號，使測量結(jié)果嚴(yán)重失真。根據(jù)大量工程測試經(jīng)驗分析判斷，這是引起測量誤差的最主要干擾來源，因此，減短微弱信號連線的長度，可以極大的降低干擾。
[0007]綜上所述，故有必要對現(xiàn)有檢測探頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步地技術(shù)革新。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理、使用方便的新型的檢測探頭。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0010]本實用新型所述的一種新型的檢測探頭，本實用新型所述的一種新型的檢測探頭，包括有十字板頭本體、彈性體及應(yīng)變橋，所述十字板頭本體的板頭連接端與彈性體及應(yīng)變橋的彈進(jìn)孔相螺紋連接；
[0011]它還包括有第一連接電纜、測量傳輸控制模塊、USB數(shù)據(jù)連接單元、電腦、保護(hù)套管、短鉆桿和接手公扣，所述保護(hù)套管一端設(shè)置有護(hù)套進(jìn)口，所述保護(hù)套管另一端設(shè)置有護(hù)套出口 ；所述短鉆桿一端設(shè)置有左母扣，所述短鉆桿另一端設(shè)置有右母扣；
[0012]所述彈性體及應(yīng)變橋的彈出端伸入保護(hù)套管內(nèi)腔后依次與護(hù)套出口的內(nèi)壁、左母扣的內(nèi)壁相螺紋連接；所述彈性體及應(yīng)變橋的密封軸面嵌設(shè)在護(hù)套進(jìn)口中，該密封軸面和護(hù)套進(jìn)口呈過盈配合；所述保護(hù)套管內(nèi)腔壁、彈出端和密封軸面圍設(shè)有第一隔離密封腔室;
[0013]所述測量傳輸控制模塊嵌設(shè)在短鉆桿內(nèi)腔中；所述右母扣與接手公扣一端相螺紋連接；短鉆桿內(nèi)腔壁、接手公扣和彈出端圍設(shè)有第二隔離密封腔室；
[0014]所述第一連接電纜一端與彈性體及應(yīng)變橋相連接，所述第一連接電纜另一端伸入短鉆桿內(nèi)腔后與測量傳輸控制模塊一端相連接；所述測量傳輸控制模塊另一端連接有第二連接電纜；第二連接電纜一端經(jīng)過短鉆桿內(nèi)腔和接手公扣內(nèi)腔后通過US數(shù)據(jù)連接單元與電腦相連接。
[0015]進(jìn)一步地，所述護(hù)套進(jìn)口的內(nèi)壁設(shè)置有環(huán)形狀的護(hù)套凹槽，所述密封軸面的外側(cè)壁設(shè)置有與護(hù)套凹槽相匹配的彈凹槽；護(hù)套凹槽和彈凹槽均填充有704硅膠，以密封第一腔室同時兼有柔性連接允許扭動變形。
[0016]進(jìn)一步地，所述測量傳輸控制模塊主要包括有AD轉(zhuǎn)換器Ul、測量橋臂電阻單元、內(nèi)部穩(wěn)壓電源輸出單元Ql、溫度數(shù)字傳感器、中央處理單元U2，所述AD轉(zhuǎn)換器Ul通過導(dǎo)線與測量橋臂電阻單元相連接，所述AD轉(zhuǎn)換器Ul通過導(dǎo)線與內(nèi)部穩(wěn)壓電源輸出單元Ql相連接，所述AD轉(zhuǎn)換器Ul通過導(dǎo)線與溫度數(shù)字傳感器相連接，所述AD轉(zhuǎn)換器Ul通過導(dǎo)線與中央處理單元U2相連接，中央處理單元U2通過導(dǎo)線與溫度數(shù)字傳感器相連接。
[0017]進(jìn)一步地，所述第一連接電纜的長度小于15cm。
[0018]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實用新型有益效果為:
[0019]1、通過將十字板頭本體和彈性體及應(yīng)變橋封裝在第一隔離密封腔室中，通過將第一連接電纜和測量傳輸控制模塊封裝在第二隔離密封腔室中；使得測量裝置由開放型系統(tǒng)改進(jìn)為封閉型系統(tǒng)，最大程度地阻隔了外部干擾信號對微弱測量信號的干擾，凈化了測量工作環(huán)境，從根本上提升了測量的高精度、高穩(wěn)定性和結(jié)果復(fù)現(xiàn)性。
[0020]2、通過增加測量傳輸控制模塊，對系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)充和優(yōu)化數(shù)據(jù)處理；進(jìn)一步提高測試性能。
[0021]3、本裝置體積小，融合扭矩測量、溫度測量功能，并在電腦中實現(xiàn)測試地層的十字板強(qiáng)度和溫度的實時顯示，測試過程中自動地對扭矩傳感器的溫度以及非線性進(jìn)行實時補(bǔ)償功能。不再需要專用測量儀器，直接由電腦進(jìn)行控制測量和后期數(shù)據(jù)處理，使用方便、高效，降低測試成本。
[0022]4、本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置合理，制作成本低等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是十字板頭本體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是彈性體及應(yīng)變橋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是保護(hù)套管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是短鉆桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本實用新型的原理圖；
[0029]圖7是測量傳輸控制模塊的電路原理圖；
[0030]附圖標(biāo)記說明:
[0031]1、十字板頭本體；1-1、板頭連接端；2、彈性體及應(yīng)變橋；
[0032]2-1、彈進(jìn)孔；2_2、彈出端；2_3、密封軸面；2_3a、彈凹槽；
[0033]3、第一連接電纜；4、測量傳輸控制模塊；5、第二連接電纜；
[0034]6、USB數(shù)據(jù)連接單元；7、電腦；8、保護(hù)套管；8_1、護(hù)套進(jìn)口 ；
[0035]8-la、護(hù)套凹槽；8_2、護(hù)套出口 ；9、短鉆桿；9_1、左母扣；
[0036]9-2、右母扣；10、接手公扣。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
[0038]如圖1至圖6所示，本實用新型所述的一種新型的檢測探頭，包括有十字板頭本體1、彈性體及應(yīng)變橋2，所述十字板頭本體I的板頭連接端1-1與彈性體及應(yīng)變橋2的彈進(jìn)孔2-1相螺紋連接。
[0039]它還包括有第一連接電纜3、測量傳輸控制模塊4、USB數(shù)據(jù)連接單元6、電腦7、保護(hù)套管8、短鉆桿9和接手公扣10，所述保護(hù)套管8 一端設(shè)置有護(hù)套進(jìn)口 8-1，所述保護(hù)套管8另一端設(shè)置有護(hù)套出口 8-2 ;所述短鉆桿9 一端設(shè)置有左母扣9-1，所述短鉆桿9另一端設(shè)置有右母扣9-2 ;第二連接電纜5、USB數(shù)據(jù)連接單元6和電腦7均采用數(shù)字信號處理，同時其本身具有極強(qiáng)的抗干擾能力。
[0040]所述彈性體及應(yīng)變橋2的彈出端2-2伸入保護(hù)套管8內(nèi)腔后依次與護(hù)套出口 8-2的內(nèi)壁、左母扣9-1的內(nèi)壁相螺紋連接；所述彈性體及應(yīng)變橋2的密封軸面2-3嵌設(shè)在護(hù)套進(jìn)口 8-1中，該密封軸面2-3和護(hù)套進(jìn)口 8-1呈過盈配合；所述保護(hù)套管8內(nèi)腔壁、彈出端2-2和密封軸面2-3圍設(shè)有第一隔離密封腔室；由此可知，彈性體及應(yīng)變橋2設(shè)置在第一隔離密封腔室中。
[0041]所述測量傳輸控制模塊4嵌設(shè)在短鉆桿9內(nèi)腔中；所述右母扣9-2與接手公扣10一端相螺紋連接；短鉆桿9內(nèi)腔壁、接手公扣10和彈出端2-2圍設(shè)有第二隔離密封腔室；由此可知，測量傳輸控制模塊4設(shè)置在第二隔離密封腔室中。第一隔離密封腔室和第二隔離密封腔室具有防水、防塵、防潮、電磁屏蔽和密封作用；保護(hù)內(nèi)部安裝的精密微弱信號電路和元器件。
[0042]所述第一連接電纜3 —端與彈性體及應(yīng)變橋2相連接，所述第一連接電纜3另一端伸入短鉆桿9內(nèi)腔后與測量傳輸控制模塊4 一端相連接；所述測量傳輸控制模塊4另一端連接有第二連接電纜5 ;第二連接電纜5 —端經(jīng)過短鉆桿9內(nèi)腔和接手公扣10內(nèi)腔后通過USB數(shù)據(jù)連接單元6與電腦7相連接。
[0043]進(jìn)一步地，所述護(hù)套進(jìn)口