專利名稱：利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種測量邊界土壓カ的利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器，屬于光電子測量技術領域。
背景技術：
土壓カ是指擋土結構物背后的填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生的側向壓力，土壓カ的大小直接決定著擋土構筑物及被擋土體的穩(wěn)定和安全?，F(xiàn)實中影響土壓力的因素很多，如土體介質的物理力學性質及結構組成,擋土墻的變形和位移,填土表面荷載,地下水的情況，被擋土體的回填エ藝等。眾多的實踐證明，觀測土中的土壓カ結果相對比較準確，但觀測土與構筑物的接觸土壓カ效果尚不是十分理想，往往難以反應地基土的真實受カ情況，即使在受カ邊界十分明顯的條件下，接觸土壓カ的監(jiān)測也不是十分理想，監(jiān)測 值常遠遠小于理論計算值(歐智勇，詹金林，關于接觸土壓カ觀測的探討，企業(yè)科技與發(fā)展,2007 年)。與本實用新型接近的技術是光纖光柵封裝土壓カ傳感器(參見文獻周智，“光纖光柵封裝土壓カ傳感器”，實用新型專利說明書，2007年10月，授權公告號CN200962061)。該技術采用承壓板加光纖光柵的結構對土壓カ進行測量。由于采用的是單膜板，易受土質種類和土壓カ偏心的影響，對各種環(huán)境的適應性較差；標定時，不同的土質對單膜板式傳感器的標定曲線有較明顯的影響，標定過程較復雜。

實用新型內容本實用新型的目的是提供ー種利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器，通過采用雙層膜片結構，解決了土壓カ分布不均和土質種類不同的影響，適應性強，標定簡單。本實用新型采取的技術方案是包括一次膜片3、二次膜片4、傳壓油腔5、油嘴2、密封螺釘6、殼體7、底蓋8、引出孔9、扇形固定塊13、等強度懸臂梁14、光纖Bragg光柵15和外接光纜16 ;土壓カ傳感器采用了雙層膜片結構；一次膜片3通過邊緣的環(huán)狀膜片I與殼體7的外環(huán)粘接在一起，二次膜片4焊接在殼體7的內環(huán)上，通過油嘴2向一次膜片3和二次膜片4之間形成的傳壓油腔5注滿液壓油，二次膜片4通過圓球12與等強度懸臂梁14的自由端緊密接觸，圓球12固定在等強度懸臂梁14的自由端，圓球12的頂部與二次膜片4的下表面緊密接觸，接觸點為二次膜片4的圓心；等強度懸臂梁14的固定端用扇形固定塊13固定在殼體7的內部，光纖Bragg光柵15粘貼在等強度懸臂梁14上表面的中心軸線上，光纖Bragg光柵15通過引出孔9與外接光纜16相連接，使用環(huán)氧樹脂對引出孔9進行密封，最后殼體7與底蓋8螺紋連接，構成利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器。其中，所述的二次膜片4的直徑遠小于一次膜片3的直徑；所述的傳壓油腔5可以通過內部的液壓油把一次膜片3受的均布土壓カ等值傳遞到二次膜片4上；所述的一次膜片3通過粘接在一次膜片3外環(huán)的環(huán)狀膜片I與殼體7的外環(huán)粘接在一起；所述的液壓油具有適宜的粘度和良好的抗壓性；所述的引出孔9為殼體7內部沿直徑方向為引線預留的細孔。其中，環(huán)狀膜片I、油嘴2、一次膜片3、二次膜片4、密封螺釘6、殼體7、底蓋8、引出孔9、應變片10、外接電纜11、圓球12、扇形固定塊13、等強度懸臂梁14、光纖Bragg光柵15、外接光纜16都是市場普通的元件。本實用新型的有益效果是I、適應性強，由于采用雙膜結構，撇開了土壓カ分布不均和土質種類不同的影響，對不同性質和粒徑的土質有良好的適應性；2、準確度高，由于一次膜片的邊緣為環(huán)狀膜片，作用在一次膜片表面的介質壓カ部分地消除了環(huán)狀膜片在傳壓油腔液體壓カ作用下可能產(chǎn)生的隆起，從而提高了傳壓油腔的傳壓效能，提高了測量的準確性； 3、標定簡單，本實用新型采用雙膜結構，使傳感器的標定曲線不因所接觸的土質種類不同而有明顯差異，從而大大簡化了土壓カ傳感器的標定。

圖I為本實用新型的結構示意圖；圖中1_環(huán)狀膜片、2-油嘴、3-承壓板、4-二次膜片、5-傳壓油腔、6-密封螺釘、7-殼體、8-底蓋、9-引出孔、10-應變片、11-外接電纜、12-圓球、13-扇形固定塊、14-等強度懸臂梁、15-光纖Bragg光柵、16-外接光纜。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型作進ー步說明圖I為利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器結構示意圖，其中，環(huán)狀膜片I粘接在一次膜片3的邊緣，一次膜片通過邊緣的環(huán)狀膜片I與殼體7的外環(huán)粘接在一起，ニ次膜片4焊接在殼體7的內環(huán)上，通過油嘴2向一次膜片3和二次膜片4之間形成的傳壓油腔5注滿液壓油，二次膜片4通過圓球12與等強度懸臂梁14的自由端緊密接觸，圓球12固定在等強度懸臂梁14的自由端，圓球12的頂部與二次膜片4的下表面緊密接觸，接觸點為二次膜片4的圓心；等強度懸臂梁14的固定端用扇形固定塊13固定在殼體7的內部，光纖Bragg光柵15粘貼在等強度懸臂梁14上表面的中心軸線上,光纖Bragg光柵15通過引出孔9與外接光纜16相連接，使用環(huán)氧樹脂對引出孔9進行密封，最后殼體7與底蓋8螺紋連接，構成利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器。本實用新型的傳感模型如下當一次膜片受到ー個均布壓カ并達到穩(wěn)定時，根據(jù)靜止流體力學中靜壓強的等
值性，二次膜片也受到來自油體的均布壓カP0。根據(jù)圓形薄板小撓度變形理論，二次膜片產(chǎn)生的撓度為 = )(1叉)Po(I)式(I)中，I2為二次膜片厚度，E2為二次膜片楊氏彈性模量，/ 為二次膜片泊松比力二次膜片的半徑為從二次膜片中心沿半徑方向的距離。在二次膜片的中心處Oc= M )，最大撓度為
權利要求1.ー種利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器，其特征是包括一次膜片(3)、ニ次膜片(4)、傳壓油腔(5)、油嘴(2)、密封螺釘(6)、殼體(7)、底蓋(8)、引出孔(9)、扇形固定塊(13)、等強度懸臂梁(14)、光纖Bragg光柵(15)和外接光纜(16) ;土壓カ傳感器采用了雙層膜片結構；一次膜片(3)通過邊緣的環(huán)狀膜片(I)與殼體(7)的外環(huán)粘接在一起，ニ次膜片(4)焊接在殼體(7)的內環(huán)上，通過油嘴(2)向一次膜片(3)和二次膜片(4)之間形成的傳壓油腔(5)注滿液壓油，二次膜片(4)通過圓球(12)與等強度懸臂梁(14)的自由端緊密接觸，圓球(12)固定在等強度懸臂梁(14)的自由端，圓球(12)的頂部與二次膜片(4)的下表面緊密接觸，接觸點為二次膜片(4)的圓心；等強度懸臂梁(14)的固定端用扇形固定塊(13 )固定在殼體(7 )的內部，光纖Bragg光柵(15 )粘貼在等強度懸臂梁(14 )上表面的中心軸線上，光纖Bragg光柵(15)通過殼體(7)內部的引出孔(9)與外接光纜(16)相連接，使用環(huán)氧樹脂對引出孔(9)進行密封，最后殼體(7)與底蓋(8)螺紋連接，構成利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器，其特征是所述的一次膜片(3)通過粘接在一次膜片(3)外環(huán)的環(huán)狀膜片(I)與殼體(7)的外環(huán)粘接在一起。
3.根據(jù)權利要求2所述的利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器，其特征是所述的二次膜片(4)的直徑小于一次膜片(3)的直徑。
4.根據(jù)權利要求2或者3所述的利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓カ傳感器，其特征是所述的等強度懸臂梁(14)的自由端有直徑小于圓球(12)直徑的通孔。
專利摘要本實用新型提供了一種利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓力傳感器，采用了雙層膜片結構；一次膜片通過邊緣的環(huán)狀膜片與殼體的外環(huán)粘接在一起，二次膜片焊接在殼體的內環(huán)上，通過油嘴向一次膜片和二次膜片之間形成的傳壓油腔注滿液壓油，二次膜片通過圓球與等強度懸臂梁的自由端緊密接觸，圓球固定在等強度懸臂梁的自由端，圓球的頂部與二次膜片的下表面緊密接觸，接觸點為二次膜片的圓心；等強度懸臂梁的固定端用扇形固定塊固定在殼體的內部，光纖Bragg光柵粘貼在等強度懸臂梁上表面的中心軸線上，光纖Bragg光柵通過引出孔與外接光纜相連接，使用環(huán)氧樹脂對引出孔進行密封，最后殼體與底蓋螺紋連接，構成利用光纖Bragg光柵的雙膜式土壓力傳感器。本實用新型解決了土壓力分布不均和土質種類不同的影響，適應性強，標定簡單。
文檔編號G01L1/24GK202403845SQ201120502219
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權日2011年12月6日
發(fā)明者曹敏, 李川, 王達達, 陳爾闊 申請人:云南電力試驗研究院(集團)有限公司電力研究院, 昆明理工大學