鉆孔斜向線應變測量儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鉆孔斜向線應變測量儀，用于對所安裝區(qū)域的形變進行斜向線應變測量，包括：傳感單元，其感應鉆孔內斜向線應變；以及將傳感單元容納于內部的外鋼筒(8)。傳感單元包括應變傳感器(1)、等效彈性模量匹配外殼(2)和傳動桿(4)，應變傳感器(1)安裝于匹配外殼(2)內，傳動桿(4)斜向穿過外鋼筒(8)的外壁將傳感單元固定，傳動桿(4)與外鋼筒(8)的外壁之間為柔性連接，傳動桿(4)兩端的傳動桿頭(9)分別突出于外鋼筒(8)的外壁。根據(jù)本發(fā)明的結構，外鋼筒(8)的變形不會傳導到應變測量單元，鉆孔變形會通過耦合水泥沿傳動桿(4)的方向傳遞到應變傳感器(1)上，達到測量斜向線應變的目的。
【專利說明】
鉆孔斜向線應變測量儀
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種機械力學結構、電子測量系統(tǒng)，尤其涉及一種用于通過鉆孔澆注耦合方式對斜向線應變進行測量的鉆孔斜向線應變測量儀。
【背景技術】
[0002]在地球物理及大地測量中，經(jīng)常使用鉆孔類儀器，對鉆孔內的地應力、地應變進行測量。測量中，首先在地殼待測部位打孔，再將測試探頭下放到待測孔段，使用水泥澆注方式將測量元件與孔壁耦合，使元件與孔壁達到焊接耦合的邊界條件。這樣，鉆孔內巖石的變形便會傳遞到探頭上，應力應變測量元件根據(jù)這一變形達到測量的目的。
[0003]為了適應測量環(huán)境及測量的要求，這一類儀器的力學結構需要滿足各相同性或測量方向比其他方向等效模量低一個數(shù)量級的要求。由于鉆孔都為圓柱形結構，因此測量探頭的外形也都是柱形，其水平向的等效彈性模量低于軸向及其他方向，因此水平向以外方向的應變測量較為困難。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明解決的技術問題在于克服了現(xiàn)有技術的缺陷，提供了一種新型鉆孔斜向線應變測量儀，其傳感單元的環(huán)形或其他形狀外殼為等效模量選擇結構，使其在測量向等效模量符合應變測量要求;其外鋼筒為密封及支撐結構，傳感單元的受力桿斜向穿過外鋼筒感受鋼筒外的應變變化，可測量鉆孔內斜向的任意方向上的線應變。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]一種鉆孔斜向線應變測量儀，用于對所安裝區(qū)域的地形變進行斜向的線應變測量，其特征在于，包括:傳感單元，其感應鉆孔內斜向線應變；以及外鋼筒(8)，其將所述傳感單元容納于外剛筒(8)內并支撐所述傳感單元，
[0007]其中，所述傳感單元包括應變傳感器(I)、等效彈性模量匹配外殼(2)和傳動桿
(4)，所述應變傳感器(I)安裝于所述等效彈性模量匹配外殼(2)內，所述傳動桿(4)斜向穿過所述外鋼筒(8)的外壁將所述傳感單元固定，所述傳動桿(4)與所述外鋼筒(8)的外壁之間為柔性連接，并且，所述傳動桿(4)兩端的傳動桿頭(9)分別突出于所述外鋼筒(8)的外壁。
[0008]優(yōu)選地，所述外鋼筒(8)的外壁上設有可容所述傳動桿(4)穿過的傳動桿安裝座
(7)，傳動桿安裝座(7)上設有傳動桿安裝槽(5)，所述傳動桿安裝槽(5)內具有彈性“O”型圈
(6) ο
[0009]優(yōu)選地，所述外鋼筒(8)只起到保護及支撐所述傳感單元的作用，其本身的變形對應變傳感器(I)基本上不產(chǎn)生影響。
[0010]優(yōu)選地，所述等效彈性模量匹配外殼(2)為環(huán)形外殼。
[0011]優(yōu)選地，所述等效彈性模量匹配外殼(2)具有傳感器安裝座(3)，所述應變傳感器(I)通過所述傳感器安裝座(3)安裝于所述等效彈性模量匹配外殼(2)內。
[0012]優(yōu)選地，所述傳動桿(4)的兩端的傳動桿頭(9)具有圓形鈍角。
[0013]優(yōu)選地，所述傳動桿(4)的外壁具有螺紋，所述應變傳感器(I)兩端具有貫通的螺紋孔，所述傳動桿(4)穿過所述螺紋孔，通過螺紋嚙合將應變傳感器(I)和等效彈性模量匹配外殼(2)固定支撐于所述外鋼筒(8)內。
[0014]優(yōu)選地，所述傳動桿(4)的傾斜角度范圍為大于O度小于180度，但不包括90度的垂向。
[0015]優(yōu)選地，所述傳動桿(4)的較佳傾斜角度為45度。
[0016]本發(fā)明的有益效果:上述孔斜向線應變測量儀在吊裝到鉆孔后，使用特種水泥澆筑耦合，由于傳動桿與外鋼筒使用彈性“O”型圈固定，為柔性連接，因此外鋼筒的變形不會傳導到傳感單元(應變測量單元)，鉆孔變形會通過耦合水泥沿傳動桿的方向傳遞到應變傳感器上，達到測量斜向線應變的目的。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚的說明本發(fā)明的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0018]圖1為鉆孔斜向線應變測量儀結構的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例并不是對本發(fā)明的限制。在不背離發(fā)明構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括在本發(fā)明中。
[0020]下面將結合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳細描述:
[0021]如圖1所示的鉆孔斜向線應變測量儀，用于對所安裝區(qū)域的形變進行斜向線應變測量，包括:傳感單元(I，2，4)，其感應鉆孔內斜向線應變；以及外鋼筒8，其將傳感單元容納于外鋼筒8 (圖1中只部分示出)內并支撐該傳感單元。
[0022]其中，傳感單元包括應變傳感器1、等效彈性模量匹配外殼2和傳動桿4。等效彈性模量匹配外殼2具有傳感器安裝座3，應變傳感器I通過傳感器安裝座3安裝于等效彈性模量匹配外殼2內。
[0023]等效彈性模量匹配外殼2通過選取不同的材料、厚度和寬度可以得到適于測量要求的等效彈性模量。圖1中等效彈性模量匹配外殼2的形狀為環(huán)形，在其他實施例中，也可以是矩形或三角形等其他形狀，只要滿足使應變傳感器I位于該匹配外殼2內，本領域技術人員可以根據(jù)情況對匹配外殼2選擇合適的形狀和尺寸。等效彈性模量匹配外殼2的作用主要是為了給予應變傳感器I 一定的硬度。
[0024]傳動桿4斜向穿過外鋼筒8的外壁將所述傳感單元固定于外鋼筒8內，傳動桿4與外鋼筒8的外壁之間為柔性連接，并且，傳動桿4兩端的傳動桿頭9分別突出于外鋼筒8的外壁。
[0025]具體地，傳動桿4與外鋼筒8的外壁之間為柔性連接是這樣實現(xiàn)的:外鋼筒8的外壁上設有可容傳動桿4穿過的傳動桿安裝座7，傳動桿安裝座7上設有傳動桿安裝槽5，傳動桿安裝槽5內具有彈性“O”型圈6。傳動桿4穿過傳動桿安裝座7上的傳動桿安裝槽5和彈性“O”型圈6，從而將整個傳感單元固定在外鋼筒8內部。傳動桿安裝槽5內的彈性“O”型圈6，既可起到密封作用，又可以作為柔性連接固定嵌位傳動桿4。彈性“O”型圈6可以是諸如橡皮墊圈等的彈性環(huán)形部件。通過該彈性“O”型圈6，外鋼筒8只起到保護及支撐傳感單元的作用，其本身的變形對應變傳感器I基本上不產(chǎn)生影響。
[0026]另外，傳動桿4的外壁具有螺紋，應變傳感器I兩端具有貫通的螺紋孔，傳動桿4穿過該螺紋孔，通過螺紋嚙合傳動桿4與應變傳感器I固定連接，從而可以將應變傳感器I和等效彈性模量匹配外殼2固定支撐于外鋼筒8內。
[0027]本發(fā)明中傳動桿4的傾斜角度(傳動桿與水平面之間的角度)的范圍可以為大于O度小于180度的任何角度，但不包括90度的垂向(即與水平面垂直的方向)。也就是說，本發(fā)明中傳動桿4的方向可以是斜向的任意方向。如圖1所示的實施例中，為了方便實際的操作，傳動桿4的較佳傾斜角度為45度。
[0028]如圖1所示，傳動桿4的兩端的傳動桿頭9具有圓形鈍角，方便下井安裝。
[0029]在實際使用中，首先將應變傳感器I通過傳感器安裝座3安裝在等效彈性模量匹配外殼2內，再將應變傳感器I連同等效彈性模量匹配外殼2—起放入鋼筒8內；將傳動桿4穿過鋼筒8的外壁，并通過傳感器I兩端的貫通的螺紋孔，通過傳動桿4外表面的螺紋和傳感器I的螺紋孔的嚙合，將傳動桿4和應變傳感器I與等效彈性模量匹配外殼2固定;傳動桿4再通過外鋼筒8的傳動桿安裝座7將整個傳感單元(傳感器1、環(huán)形外殼2、傳動桿4)固定于外鋼筒8內部。傳動桿4既是傳動部件同時也是傳感器I和等效彈性模量匹配外殼2的固定部件。
[0030]上述鉆孔斜向線應變測量儀在吊裝到鉆孔后，使用特種水泥澆筑耦合，由于傳動桿4與外鋼筒8使用彈性“O”型圈6固定，為柔性連接，因此鋼筒8的變形不會傳導到傳感單元。鉆孔變形會通過耦合水泥沿傳動桿4的方向傳遞到應變傳感器I上，從而達到測量斜向線應變的目的。
[0031]顯然，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內。
【主權項】
1.一種鉆孔斜向線應變測量儀，用于對所安裝區(qū)域的地形變進行斜向的線應變測量，其特征在于，包括: 傳感單元，其感應鉆孔內斜向線應變；以及 外鋼筒(8)，其將所述傳感單元容納于外剛筒(8)內并支撐所述傳感單元， 其中，所述傳感單元包括應變傳感器(I)、等效彈性模量匹配外殼(2)和傳動桿(4)，所述應變傳感器(I)安裝于所述等效彈性模量匹配外殼(2)內， 所述傳動桿(4)斜向穿過所述外鋼筒(8)的外壁將所述傳感單元固定，所述傳動桿(4)與所述外鋼筒(8)的外壁之間為柔性連接，并且，所述傳動桿(4)兩端的傳動桿頭(9)分別突出于所述外鋼筒(8)的外壁。2.根據(jù)權利要求1所述的鉆孔斜向線應變測量儀，其特征在于，所述外鋼筒(8)的外壁上設有可容所述傳動桿(4)穿過的傳動桿安裝座(7)，傳動桿安裝座(7)上設有傳動桿安裝槽(5)，所述傳動桿安裝槽(5)內具有彈性“O”型圈(6)。3.根據(jù)權利要求2所述的鉆孔斜向線應變測量儀，其特征在于，所述外鋼筒(8)只起到保護及支撐所述傳感單元的作用，其本身的變形對應變傳感器(I)基本上不產(chǎn)生影響。4.根據(jù)權利要求1所述的鉆孔斜向線應變測量儀，所述等效彈性模量匹配外殼(2)為環(huán)形外殼。5.根據(jù)權利要求1所述的鉆孔斜向線應變測量儀，其特征在于，所述等效彈性模量匹配外殼(2)具有傳感器安裝座(3)，所述應變傳感器(I)通過所述傳感器安裝座(3)安裝于所述等效彈性模量匹配外殼(2)內。6.根據(jù)權利要求1所述的鉆孔斜向線應變測量儀，其特征在于，所述傳動桿(4)的兩端的傳動桿頭(9)具有圓形鈍角。7.根據(jù)權利要求1所述的鉆孔斜向線應變測量儀，其特征在于，所述傳動桿(4)的外壁具有螺紋，所述應變傳感器(I)兩端具有貫通的螺紋孔，所述傳動桿(4)穿過所述螺紋孔，通過螺紋嚙合將應變傳感器(I)和等效彈性模量匹配外殼(2)固定支撐于所述外鋼筒(8)內。8.根據(jù)權利要求1所述的鉆孔斜向線應變測量儀，其特征在于，所述傳動桿(4)的傾斜角度范圍為大于O度小于180度，但不包括90度的垂向。9.根據(jù)權利要求8所述的鉆孔斜向線應變測量儀，其特征在于，所述傳動桿(4)的較佳傾斜角度為45度。
【文檔編號】G01B21/32GK105890568SQ201610425548
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】陳征, 張策, 熊玉珍, 董云開, 喻建軍, 李濤, 吳立恒, 王海忠, 李宏
【申請人】中國地震局地殼應力研究所