本發(fā)明涉及壓力傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種輪輻式分級壓力檢測裝置。

背景技術(shù)：

隨著國家經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的土建、水利、交通等大型建設(shè)工程，而確保各建設(shè)工程安全運行的關(guān)鍵內(nèi)容之一即為通過大型土工試驗準(zhǔn)確獲取巖土材料的力學(xué)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(xué)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(yuǎn)大于初始荷載，在整理力學(xué)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(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確性。

目前，大型土工試驗荷載數(shù)值的測量裝置主要有量力環(huán)和電子壓力傳感器兩種，但其均存在以下問題：1、采用精度較高的荷載測量裝置，當(dāng)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，不過其初始階段小荷載測量精度較差，而初始階段的壓力往往有非常重要。

因此，有必要對現(xiàn)有荷載測量裝置進(jìn)行改進(jìn)，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)明旨在提出一種輪輻式分級壓力檢測裝置，以以解決現(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(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種輪輻式分級壓力檢測裝置，其包括：

裝置主體，于所述裝置主體的一端設(shè)有固定部；

感應(yīng)機構(gòu)，相對于所述固定部，設(shè)置于所述裝置主體的另一端，所述感應(yīng)機構(gòu)包括多個嵌套于一起的具有受力探頭的感應(yīng)單元，靠內(nèi)側(cè)的任一所述感應(yīng)單元的受力探頭滑動探出與其相鄰的靠外側(cè)的所述感應(yīng)單元的受力探頭外，且于外部壓力下，靠內(nèi)側(cè)的所述感應(yīng)單元的受力探頭因向所述裝置主體一側(cè)的壓入位移，而可抵壓在與其相鄰的靠外側(cè)的所述感應(yīng)單元的受力探頭上；

檢測機構(gòu)，設(shè)于所述感應(yīng)機構(gòu)上，且所述檢測機構(gòu)包括分別設(shè)置在各所述感應(yīng)單元上的、以構(gòu)成對各所述感應(yīng)單元的屈服變形進(jìn)行感應(yīng)的檢測單元。

進(jìn)一步的，由最內(nèi)側(cè)的感應(yīng)單元向外，各所述感應(yīng)單元的剛度變大。

進(jìn)一步的，所述感應(yīng)單元由一端固連于所述裝置主體上，并呈環(huán)狀布置的多根均勻排布的感應(yīng)桿構(gòu)成，所述受力探頭為相對于所述裝置主體、固連在各所述感應(yīng)桿另一端之間的為盤狀的塊體，且于任意相鄰的兩所述受力探頭中，靠內(nèi)側(cè)的所述受力探頭具有穿設(shè)在靠外側(cè)的所述受力探頭中的第一塊體，以及與所述第一塊體固連、并位于靠外側(cè)的所述受力探頭外的第二塊體。

進(jìn)一步的，所述第一塊體的沿所述感應(yīng)單元壓入位移方向的高度為：與該所述第一塊體相鄰的靠外側(cè)的所述受力探頭的高度+該所述第一塊體所固連的感應(yīng)單元的屈服變形量-與該所述第一塊體相鄰的靠外側(cè)的受力探頭所固連的感應(yīng)單元的屈服變形量。

進(jìn)一步的，所述感應(yīng)桿為圓桿，所述受力探頭的截面為圓環(huán)形。

進(jìn)一步的，所述感應(yīng)桿為鋼質(zhì)的。

進(jìn)一步的，所述第二塊體的外徑和與該所述第二塊體相鄰的靠外側(cè)的所述受力探頭的外徑相等。

進(jìn)一步的，所述固定部為固連于所述裝置主體上的螺桿。

進(jìn)一步的，所述檢測單元為貼設(shè)于各檢測單元上的應(yīng)變片。

進(jìn)一步的，所述感應(yīng)單元為嵌套設(shè)置的兩個。

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

本發(fā)明的輪輻式分級壓力檢測裝置通過具有多個感應(yīng)單元的感應(yīng)機構(gòu)的設(shè)置，可由多個感應(yīng)單元的逐步、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感應(yīng)單元工作，以有效提高測量精度，而隨著荷載的增加，可由不同剛度的感應(yīng)單元逐步參與協(xié)同工作，以能夠應(yīng)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(jìn)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(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所述的輪輻式分級壓力檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述的感應(yīng)桿的排布示意圖；

附圖標(biāo)記說明：

1-頂板，2-螺桿，3-第一感應(yīng)桿，4-第二感應(yīng)桿，5-第一受力探頭，6-第二受力探頭，61-第一塊體，62-第二塊體，7-應(yīng)變片。

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(xì)說明本發(fā)明。

本發(fā)明涉及一種輪輻式分級壓力檢測裝置，其包括一端設(shè)有固定部的裝置主體，還包括相對于固定部設(shè)于裝置主體另一端的感應(yīng)機構(gòu)，以及設(shè)置在該感應(yīng)機構(gòu)上的檢測機構(gòu)。其中，感應(yīng)機構(gòu)包括多個嵌套于一起的具有受力探頭的感應(yīng)單元，且靠內(nèi)側(cè)的任一感應(yīng)單元的受力探頭滑動探出與其相鄰的靠外側(cè)的感應(yīng)單元的受力探頭外，并于外部壓力下，靠內(nèi)側(cè)的感應(yīng)單元的受力探頭因向裝置主體一側(cè)的壓入位移，而可抵壓在與其相鄰的靠外側(cè)的感應(yīng)單元的受力探頭上。檢測機構(gòu)則具體包括分別設(shè)置在各感應(yīng)單元上的、以構(gòu)成對各感應(yīng)單元的屈服變形進(jìn)行感應(yīng)的檢測單元。

本發(fā)明的輪輻式分級壓力檢測裝置通過具有多個感應(yīng)單元的感應(yīng)機構(gòu)的設(shè)置，可由多個感應(yīng)單元的逐步、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感應(yīng)單元工作，以有效提高測量精度，而隨著荷載的增加，可由不同剛度的感應(yīng)單元逐步參與協(xié)同工作，以應(yīng)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(shè)計思想，本實施例的輪輻式分級壓力檢測裝置的一種示例性結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，本實施例以感應(yīng)機構(gòu)的感應(yīng)單元為嵌套于一起的兩個進(jìn)行說明，而感應(yīng)單元采用其它數(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(jìn)行贅述。本實施例中，前述的裝置主體為塊狀的頂板1，設(shè)置于裝置主體上的固定部則為固連在頂板1一側(cè)的螺柱2，而設(shè)于固定板1另一側(cè)的感應(yīng)機構(gòu)中的兩個感應(yīng)單元均由呈環(huán)形的輪輻狀均勻布置的多個感應(yīng)桿構(gòu)成，各感應(yīng)單元中的受力探頭也即相對于頂板1固連在相應(yīng)的各感應(yīng)桿的另一端之間。

為便于描述，本實施例中兩個感應(yīng)單元內(nèi)的感應(yīng)桿分別稱之為第一感應(yīng)桿3以及第二感應(yīng)桿4，且第一感應(yīng)桿3靠外側(cè)布置，而第二感應(yīng)桿4靠內(nèi)側(cè)布置，同時，第一感應(yīng)桿3也相較于第二感應(yīng)桿4具有更大的直徑，以此使得由內(nèi)側(cè)向外，嵌套布置的各感應(yīng)單元的剛度為增大設(shè)置，從而由內(nèi)及外，感應(yīng)單元的量程變大。

本實施例中作為一種優(yōu)選，第一感應(yīng)桿3和第二感應(yīng)桿4均設(shè)計為圓桿，而且兩者也均為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中第一感應(yīng)桿3的直徑可為2cm，第二感應(yīng)桿3的直徑則為1.5cm。而在位置排布上，也如圖2中所示，使得多個第一感應(yīng)桿3和第二感應(yīng)桿4相互交錯布置，以此可在壓力檢測時獲得更好的測量效果。本實施例中各感應(yīng)單元中的受力探頭則為固連于相應(yīng)感應(yīng)桿端部間的為盤狀的塊體，且為便于描述，對應(yīng)于第一感應(yīng)桿3的稱之為第一受力探頭5，與第二感應(yīng)桿4固連的則稱之為第二受力探頭6。

其中，第二受力探頭6滑動探出第一受力探頭5外，且在指向于頂板1一側(cè)的外部壓力下，第二受力探頭6的探出端可抵壓在第一受力探頭5上。具體結(jié)構(gòu)上，本實施例中第一受力探頭5為環(huán)形結(jié)構(gòu)，第二受力探頭6則具有穿設(shè)于第一受力探頭5中心的第一塊體61，以及與第一塊體61固連，并位于第一受力探頭5外的第二塊體62。此外，相對于第二塊體62，在第一塊體61的另一端也形成有搭接在第一受力探頭5上的徑向外伸的凸緣，而于第一塊體61和第二塊體62上也可設(shè)置貫穿第二受力探頭6布置的通孔，以使第二受力探頭6也為環(huán)形結(jié)構(gòu)，從而能夠在各第二感應(yīng)桿4的內(nèi)側(cè)增設(shè)其它感應(yīng)單元。

本實施例中在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，第二受力探頭6中的第一塊體61沿感應(yīng)單元壓入位移方向的高度，也即以圖1中所示方位為基準(zhǔn)，第一塊體61的豎向高度為：第一受力探頭5的豎向高度+由各第二感應(yīng)桿4所構(gòu)成的感應(yīng)單元的屈服變形量-由各第一感應(yīng)桿3所構(gòu)成的感應(yīng)單元的屈服變形量。如此設(shè)計可保證在壓力檢測時，各感應(yīng)單元能夠隨著被檢測壓力的增加而進(jìn)行很好的進(jìn)行銜接，以避免對內(nèi)側(cè)量程較小的感應(yīng)單元造成損壞。

本實施例中對應(yīng)于前述第一感應(yīng)桿3及第二感應(yīng)桿4的尺寸，優(yōu)選的第一受力探頭5的豎向高度為3cm，其外徑為22cm，內(nèi)徑則為10cm，而第而受力探頭6中的第一塊體61的外徑為9.5cm，豎向高度為5cm，第二塊體62的豎向高度為3cm，外徑則與第一受力探頭5的外徑一致同為22cm。當(dāng)然，除了采用上述各尺寸，第一受力探頭5，第一塊體61和第二塊體62構(gòu)成的第二受力探頭6，以及第一感應(yīng)桿3和第二感應(yīng)桿4也可設(shè)計為其它尺寸。此外，各感應(yīng)桿除了為圓桿，其截面也可為方形或三角形等，且感應(yīng)桿除了為鋼質(zhì)材料，其也可采用其他具有較好彈性系數(shù)的金屬制成，而第一受力探頭5與第二受力探頭6除了為圓環(huán)形的盤狀，兩者亦可設(shè)置為方形或三角形的盤狀塊體。

本實施例中前述的設(shè)置于各感應(yīng)單元上，以對各感應(yīng)單元的屈服變形進(jìn)行感應(yīng)的檢測單元分別為貼設(shè)在第一感應(yīng)桿3及第二感應(yīng)桿4上的應(yīng)變片7，各應(yīng)變片7采用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)便可，其與外部信號采集設(shè)備連接，以可將各感應(yīng)桿的屈服變形量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，而與各感應(yīng)桿的剛度系數(shù)結(jié)合，換算得出所檢測的壓力值。

本實施例的輪輻式分級壓力檢測裝置在使用時，通過螺柱2將檢測裝置安裝在反力架上，并將各應(yīng)變片7連接于外部信號采集設(shè)備上，然后便可開始對壓力的檢測，檢測中，在小量程情況下，僅由小量程的第二感應(yīng)桿所對應(yīng)的第二受力探頭6工作，其精度和該精度的測量范圍由小量程的第二感應(yīng)桿4構(gòu)成的感應(yīng)單元確定。在大量程情況下，第二受力探頭6抵壓在第一受力探頭5上，此時大量程的第一感應(yīng)桿3構(gòu)成的感應(yīng)單元也參與檢測，而與小量程的感應(yīng)單元協(xié)調(diào)工作，共同分擔(dān)檢測壓力，其精度和量程則由小量程和大量程感應(yīng)單元共同確定。

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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。