本發(fā)明涉及壓力傳感器技術(shù)領域，特別涉及一種分級式高精度大量程壓力檢測裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，當前國內(nèi)的大型建設工程越來越多，確保其安全運行的關鍵內(nèi)容之一為通過大型土工試驗準確獲取巖土材料的力學參數(shù)。在土工試驗中，三軸試驗機已成為測量巖土材料力學參數(shù)的主要儀器，三軸試驗的初始階段荷載較小，但峰值荷載遠大于初始荷載，在整理力學參數(shù)時，初始階段荷載和峰值荷載的測量精度直接影響力學參數(shù)的準確性。

目前，大型土工試驗荷載數(shù)值的測量裝置主要有測力環(huán)和電子測力傳感器兩種，但其均存在以下問題：①采用精度較高的荷載測量裝置，當荷載較小時，能夠保證測量精度，但不能滿足試驗對荷載測量裝置量程的要求，不能獲得試驗全過程的荷載數(shù)據(jù)；②采用量程較大的荷載測量裝置，能夠滿足試驗全過程對荷載測量裝置量程的要求，但初始階段小荷載測量精度較差。

鑒于此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)中的荷載測量裝置進行改進，以解決大型土工試驗中常規(guī)荷載測量裝置不能同時滿足精度和量程要求的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種分級式高精度大量程壓力檢測裝置，以解決現(xiàn)有大型土工試驗中常規(guī)荷載測量裝置不能同時滿足精度和量程要求的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種分級式高精度大量程壓力檢測裝置，其包括：

裝置主體，于所述裝置主體的一端設有固定部；

測力機構(gòu)，相對于所述固定部，設置于所述裝置主體的另一端，所述測力機構(gòu)具有一側(cè)固連于所述裝置主體上、并嵌套于一起的多個測力環(huán)，相對于與所述裝置主體固連的一側(cè)，在各所述測力環(huán)的另一側(cè)分別固定有測力頭，且相鄰的各所述測力頭間間隔布置；

位移檢測機構(gòu)，位于最內(nèi)側(cè)的所述測力環(huán)內(nèi)，并固定于所述裝置主體上，且所述位移檢測機構(gòu)的檢測端貫穿所述位于內(nèi)側(cè)的各所述測力環(huán)上的所述測力頭，而與最外側(cè)的所述測力環(huán)上的所述測力頭抵接相連，以可形成對各所述測力環(huán)向所述裝置主體一側(cè)的壓入位移的檢測。

進一步的，所述固定部為固連于所述裝置主體上的螺柱。

進一步的，各所述測力環(huán)的剛度不同。

進一步的，由最內(nèi)側(cè)的所述測力環(huán)向外，各所述測力環(huán)的剛度依次降低。

進一步的，于任意相鄰的兩所述測力頭上設有對應布置的凸起及凹槽，所述凸起和凹槽可因靠外側(cè)布置的所述測力環(huán)向所述裝置主體一側(cè)的壓入位移而嵌設于一起。

進一步的，所述凸起位于靠內(nèi)側(cè)布置的所述測力頭上，所述凹槽位于靠外側(cè)布置的所述測力頭上。

進一步的，所述凸起呈球狀，所述凹槽的截面為圓弧狀。

進一步的，相鄰的所述測力頭間的間距可調(diào)。

進一步的，在所述測力環(huán)與所述裝置主體固連的一側(cè)，于相鄰的所述測力環(huán)之間夾設有墊板。

進一步的，所述位移檢測機構(gòu)為百分表。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明的分級式高精度大量程壓力檢測裝置通過具有多個測力環(huán)的測力機構(gòu)的設置，可由多個測力環(huán)逐步、協(xié)同工作，共同完成荷載數(shù)值的測量工作；在荷載較小的初始階段，可僅由單個剛度較小的測力環(huán)工作，以有效提高測量精度，而隨著荷載的增加，可由不同剛度的測力環(huán)逐步參與協(xié)同工作，以能夠應對大量程測力，而能夠有效避免小剛度測力環(huán)量程不足的問題。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所述的分級式高精度大量程壓力檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標記說明：

1-固定板，2-螺柱，3-小剛度測力環(huán)，4-中剛度測力環(huán)，5-大剛度測力環(huán)，6-墊板，7-測力頭，8-凸起，9-凹槽，10-百分表，11-測量桿。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

本發(fā)明涉及一種分級式高精度大量程壓力檢測裝置，其包括一端設有固定部的裝置主體，以及相對于固定部設置于裝置主體的另一端的測力機構(gòu)，該測力機構(gòu)具有一側(cè)固連于裝置主體上、并嵌套于一起的多個測力環(huán)，而相對于與裝置主體固連的一側(cè)，在各測力環(huán)的另一側(cè)還分別固定有測力頭，且相鄰的各測力頭之間間隔布置。本發(fā)明的分級式高精度大量程壓力檢測裝置還包括位于最內(nèi)側(cè)的測力環(huán)內(nèi)，并固定于裝置主體上的位移檢測機構(gòu)，該位移檢測機構(gòu)的檢測端貫穿位于內(nèi)側(cè)的各測力環(huán)上的測力頭，而與最外側(cè)的測力環(huán)上的測力頭抵接相連，以可形成對各測力環(huán)向裝置主體一側(cè)的壓入位移的檢測。

本發(fā)明的分級式高精度大量程壓力檢測裝置通過具有多個測力環(huán)的測力機構(gòu)的設置，可由多個測力環(huán)逐步、協(xié)同工作，共同完成荷載數(shù)值的測量工作，在荷載較小的初始階段，可僅由單個剛度較小的測力環(huán)工作，以有效提高測量精度，而隨著荷載的增加，可由不同剛度的測力環(huán)逐步參與協(xié)同工作，以能夠應對大量程測力，而能夠有效避免小剛度測力環(huán)量程不足的問題。

基于如上的設計思想，本實施例的分級式高精度大量程壓力檢測裝置的一種示例性結(jié)構(gòu)如圖1中所示，其中本實施例以測力機構(gòu)中的測力環(huán)設置為嵌套于一起的三個進行說明，而測力環(huán)采用其它數(shù)量時的裝置結(jié)構(gòu)及其工作機理均與下文所述相同，本實施例將不再進行贅述。本實施例中，前述的裝置主體為塊狀的固定板1，設置于裝置主體上的固定部則為固連在固定板1一側(cè)的螺柱2，而設于固定板1另一側(cè)的測力機構(gòu)中的測力環(huán)包括位于最外側(cè)的小剛度測力環(huán)3，中間的中剛度測力環(huán)4，以及位于最內(nèi)側(cè)的大剛度測力環(huán)5，三個測力環(huán)由外向內(nèi)內(nèi)徑變小，而厚度變大，以此使得測力環(huán)的剛度增大。

本實施例中作為一種應用舉例，具體上小剛度測力環(huán)3的內(nèi)徑可為28.5cm、厚度為0.8cm，中剛度測力環(huán)4的內(nèi)徑為21cm，厚度為1.2cm，大剛度測力環(huán)5的內(nèi)徑則為12cm，厚度為2cm，三個測力環(huán)的寬度可均為5cm。此外，三個測力環(huán)的一側(cè)通過螺接于固定板1上的螺栓固定在固定板1上，且為了利于三個測力環(huán)的擺布，在相鄰的測力環(huán)之間也夾設有墊板6，墊板6的厚度可為0.5cm，用于固定各測力環(huán)的螺栓即穿設于各墊板6中，而通過各墊板6將三個測力環(huán)夾緊固定于固定板1上。

本實施例中，設于各測力環(huán)一側(cè)的測力頭7也為通過螺栓固定在測力環(huán)上，具體來說，測力頭7由夾置在測力環(huán)兩側(cè)的板狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中位于外側(cè)的板狀結(jié)構(gòu)與測力環(huán)的外周面相切設置，而位于內(nèi)側(cè)的板狀結(jié)構(gòu)的兩端則抵接在測力環(huán)的內(nèi)側(cè)面上，并且為了利于對測力環(huán)的夾持，在內(nèi)側(cè)的板狀結(jié)構(gòu)和測力環(huán)之間也設置有一球狀結(jié)構(gòu)，通過該球狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對測力環(huán)的抵緊。用于固定測力頭7的螺栓便穿設連接于兩側(cè)的板狀結(jié)構(gòu)之間，而本實施例中于各相鄰的測力頭7之間也均預留有0.5cm的間隙，該間隙即為相應的測力環(huán)提供了變形間隙，且該預留變形間隙即實現(xiàn)了前述的各測力頭7之間的間隔布置。

本實施例中為適用于不同的測量需要，各相鄰測力頭7之間預留的變形間隙也設計為可調(diào)節(jié)的，在具體結(jié)構(gòu)布置上，可通過替換不同厚度的板狀結(jié)構(gòu)來進行。此外，為在實際測量中使得各測力頭7之間很好的接觸，并能夠?qū)λ薪拥耐饬τ诟鳒y力環(huán)之間進行較好的傳導，在任意相鄰的測力頭7之間也設置有可嵌設于一起的凸起8和凹槽9，其中，凸起8可采用球狀，而凹槽9則相應的為圓弧狀。

當然，除了分別設計為球狀及圓弧狀，凸起8和凹槽9也可為相適配的如方形、三角形或橢圓形等結(jié)果。而在凸起8與凹槽9的位置布置上，本實施例中可如圖1中所示的，使凸起8位于靠內(nèi)側(cè)的測力頭7上，而使得凹槽9位于靠外側(cè)的測力頭7上，不過，除了圖1中所示的位置設置，當然也可使凸起8和凹槽9的位置進行互換，其并不會對測力頭7的工作帶來實質(zhì)的影響。

本實施例中前述的位移檢測機構(gòu)為設置于最內(nèi)側(cè)的大剛度測力環(huán)5內(nèi)部的百分表10，百分表10同樣經(jīng)由墊板6固定在固定板1上，而百分表10用于進行測量的測量桿11則向位于最外側(cè)的測力頭7處延伸。此時，在位于內(nèi)側(cè)的中剛度測力環(huán)4及大剛度測力環(huán)5上，以及連通固定在兩個測力環(huán)上的測力頭7中設有貫穿布置的通孔，百分表10的測量桿及穿設在該通孔中，并抵接在最外側(cè)的測力頭7上。

本實施例的分級式高精度大量程壓力檢測裝置在裝配時，將大剛度測力環(huán)5、中剛度測力環(huán)4和小剛度測力環(huán)3通過墊板6及螺栓固定在固定板1上，再在各測力環(huán)上安裝測力頭7，然后通過螺柱2將檢測裝置安裝在反力架上，檢查各測力環(huán)及各測力頭7的中心在一條直線上后，再安裝百分表10，并將百分表10的讀數(shù)調(diào)零，便可進行壓力檢測。

在具體檢測時，對于較小的載荷僅由小剛度測力環(huán)3進行工作，以提高檢測精度，隨著壓力載荷的增加，可使小剛度測力環(huán)3和中剛度測力環(huán)4共同協(xié)同工作，載荷繼續(xù)增大時，則可使三個測力環(huán)一起協(xié)同工作，從而進行量程載荷的檢測，避免小剛度測力環(huán)量程不足的問題。檢測完成后，可依據(jù)百分表10讀數(shù)及各測力環(huán)的剛度系數(shù)計算出被檢測載荷的壓力值，其具體計算過程與現(xiàn)有測力環(huán)機構(gòu)相同。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。