專利名稱：三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，尤其涉及一種三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器。
背景技術(shù)：
在土工試驗中，三軸試驗儀已成為測定土的強度和變形指標必不可少的常用儀器。三軸試驗機中的軸向壓力傳感器是三軸試驗儀的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到三軸試驗儀測量的精確度?，F(xiàn)有技術(shù)中，三軸試驗機中的軸向壓力傳感器一般置于三軸壓力室的外部。三軸試驗過程中，三軸壓力室要保持一定的壓力(一般為0.1 3Mpa)，這就要求三軸活塞處既能保證活塞軸的上下運動，又要有很好的密封性(不能漏水、漏氣)。在試驗過程中，試樣受力產(chǎn)生位移時，活塞軸與活塞套間就會產(chǎn)生摩擦力，該摩擦力與密封圈的新舊、環(huán)境溫度、試驗的振動頻率、振幅大小等因素有關(guān)，要想準確測出該摩擦力，是不現(xiàn)實的。所以，受摩擦力的影響，用外置傳感器的三軸儀進行土工試驗，特別是在低應(yīng)力及小變形(小動應(yīng)力)條件下的試驗，其測試結(jié)果受摩擦力影響尤為突出，造成測量精度偏差較大，使試驗成果失真。為消除摩擦力的影響，現(xiàn)有技術(shù)中，已有將防水、耐壓的軸向壓力傳感器置于三軸壓力室內(nèi)部的技術(shù)方案出現(xiàn)，但因目前所使用的傳感器，耐壓殼與感應(yīng)體組件為一體結(jié)構(gòu)，環(huán)境壓力(側(cè)向壓力)仍會對測量的精度造成一定的影響，并產(chǎn)生橫向效應(yīng)(隨環(huán)境壓力的增大而增大)。有鑒于此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)中三軸試驗儀的傳感器予以改進，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器，其由傳感器感應(yīng)體組件和傳感器外殼組成，即可消除摩擦力對傳感器的影響，又可保證傳感器完全不受環(huán)境壓力(側(cè)向壓力)的影響，同時具有較強的防水性能，提高了三軸試驗儀測量的精確度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器，包括:圓形的底座，該底座上固定連接傳感器感應(yīng)體組件；呈倒凹字形且頂部均勻間隔設(shè)有若干貫穿孔的圓形的外殼，該外殼與該傳感器感應(yīng)體組件固定連接，該外殼與該底座相扣合形成封閉空間用以收容該傳感器感應(yīng)體組件，該貫穿孔中設(shè)有塞頭；及連接在該外殼上方的隔離層；該外殼的內(nèi)徑與該傳感器感應(yīng)體組件及底座的外徑間留有一定間隙(防止側(cè)向應(yīng)力傳遞到傳感器感應(yīng)體組件)，該外殼及底座的縫隙用呈環(huán)形的隔膜密封裝置密封固定。作為本發(fā)明的進一步改進，該貫穿孔的數(shù)量為四個。作為本發(fā)明的進一步改進，該傳感器感應(yīng)體組件分別與該底座及外殼，通過穿釘固定連接。作為本發(fā)明的進一步改進，該穿釘?shù)臄?shù)量為八個。作為本發(fā)明的進一步改進，該隔膜密封裝置分別與該外殼及底座通過螺釘固定連接。
作為本發(fā)明的進一步改進，該隔膜密封裝置為環(huán)形橡膠隔膜或加筋橡膠隔膜。作為本發(fā)明的進一步改進，該隔離層與該外殼固定連接，其覆蓋在該外殼的頂部。作為本發(fā)明的進一步改進，該底座設(shè)有線路通道。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:通過提供了一種三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器，通過穿釘固定連接底座與傳感器感應(yīng)體組件、外殼與傳感器感應(yīng)體組件，并設(shè)置隔離層及隔膜密封裝置。通過這種結(jié)構(gòu)的三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器，其不僅消除了外置傳感器受摩擦力影響所造成的誤差，而且保證了傳感器在三軸試驗儀內(nèi)不受任何環(huán)境壓力(側(cè)向壓力)的影響，同時具有較強的防水性，從而顯著提高了三軸試驗儀測量的精確度。


圖1為本發(fā)明三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示A處的局部放大圖。圖3為外置軸向傳感器試驗得到的地震總應(yīng)力抗剪強度τ fs與初始有效法向應(yīng)力O ’ fo的關(guān)系圖。圖4為內(nèi)置軸向傳感器試驗得到的地震總應(yīng)力抗剪強度Tfs與初始有效法向應(yīng)力O ’ fo的關(guān)系圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細說明，但應(yīng)當說明的是，這些實施方式并非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。參圖1所示，圖1為本發(fā)明三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施方式中，三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器100，包括:圓形的底座10，該底座10上固定連接傳感器感應(yīng)體組件20 ;呈倒凹字形且頂部均勻間隔設(shè)有若干貫穿孔31的圓形的外殼30，該外殼30與該傳感器感應(yīng)體組件20固定連接，該外殼30與該底座10相扣合形成封閉空間用以收容該傳感器感應(yīng)體組件20，該貫穿孔31中設(shè)有塞頭32 ;及連接在該外殼30上方的隔離層40 ;該外殼的30內(nèi)徑與該傳感器感應(yīng)體組件20及底座10的外徑間留有一定間隙(防止側(cè)向應(yīng)力傳遞到傳感器感應(yīng)體組件)，該外殼30及底座10的縫隙用呈環(huán)形的隔膜密封裝置50密封固定。在本實施方式中:該貫穿孔31數(shù)量為四個。該傳感器感應(yīng)體組件20分別與該底座10及外殼30，通過穿釘60固定連接。具體的，該穿釘60數(shù)量為八個。參圖2所示，該隔膜密封裝置50分別與該外殼30及底座10通過螺釘固定連接。具體的，該外殼30及底座10的間隙用橡膠隔膜密封，用以預(yù)定位該隔膜密封裝置50。該隔膜密封裝置50為環(huán)形橡膠或加筋橡膠隔膜。此種隔膜密封方式不會對傳感器受力產(chǎn)生的變形造成約束。整個裝置保證了傳感器可以不受環(huán)境壓力的影響。該隔離層40與該外殼30固定連接，其覆蓋在該外殼30的頂部。該底座10設(shè)有線路通道11。
為了驗證本發(fā)明的有益效果，在土工試驗中，分別采用了三軸試驗儀外置傳感器和三軸試驗儀內(nèi)置傳感器進行了試驗，下面詳細說明如下:靜態(tài)試驗數(shù)據(jù)如表I和表2:表I傳感器外置時的標定數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器(100),其特征在于,包括: 圓形的底座(10 )，所述底座(10 )上固定連接傳感器感應(yīng)體組件(20 ); 呈倒凹字形且頂部均勻間隔設(shè)有若干貫穿孔(31)的圓形的外殼(30)，所述外殼(30)與所述傳感器感應(yīng)體組件(20 )固定連接，所述外殼(30 )與所述底座(10 )相扣合形成封閉空間用以收容所述傳感器感應(yīng)體組件(20)，所述貫穿孔(31)中設(shè)有塞頭(32);及 連接在所述外殼(30)上方的隔離層(40)； 所述外殼的(30)內(nèi)徑與所述傳感器感應(yīng)體組件(20)及底座(10)的外徑間留有一定間隙，所述外殼(30)及底座(10)的縫隙用呈環(huán)形的隔膜密封裝置(50)密封固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器(100)，其特征在于，所述貫穿孔(31)數(shù)量為四個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器(100)，其特征在于，所述傳感器感應(yīng)體組件(20)分別與該底座(10)及外殼(30)，通過穿釘(60)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器(100)，其特征在于，所述穿釘(60)數(shù)量為八個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器(100)，其特征在于，所述隔膜密封裝置(50 )分別與所述外殼(30 )及底座(10 )通過螺釘固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器(100)，其特征在于，所述隔膜密封裝置(50)為環(huán)形橡膠隔膜或加筋橡膠隔膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器(100)，其特征在于，所述隔離層(40)與所述外殼(30)固定連接，其覆蓋在所述外殼(30)的頂部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器(100)，其特征在于，所述底座(10)設(shè)有線路通道(11)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器，包括圓形的底座，所述底座上固定連接傳感器感應(yīng)體組件；呈倒凹字形且頂部均勻間隔設(shè)有若干貫穿孔的圓形的外殼，所述外殼與所述傳感器感應(yīng)體組件固定連接，所述外殼與所述底座相扣合形成封閉空間用以收容所述傳感器感應(yīng)體組件，所述貫穿孔中設(shè)有塞頭；及連接在所述外殼上方的隔離層；所述外殼的內(nèi)徑與所述傳感器感應(yīng)體組件及底座的外徑間留有一定間隙，所述外殼及底座的縫隙用呈環(huán)形的隔膜密封裝置密封固定。通過這種結(jié)構(gòu)的三軸試驗儀內(nèi)置軸向荷載傳感器，其顯著提高了三軸試驗儀測量的精確度。
文檔編號G01N3/02GK103175731SQ20131007521
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月10日
發(fā)明者劉啟旺, 劉小生, 陳寧, 溫彥鋒, 常亞屏, 扎定一, 楊立偉, 肖雪宏, 張栓旺, 劉世成, 張延億, 楊正權(quán), 楊玉生 申請人:中國水利水電科學研究院