專利名稱：一種用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)變片測量變形裝置，尤其是一種適用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置。
背景技術(shù)：
自然界中的巖石絕大多數(shù)處于三向壓縮狀態(tài)。此外，由于巖石的高抗壓、低抗拉特性，實際工作中人們也常常設(shè)法使巖石處于三向壓縮狀態(tài)而極力避免在巖石中出現(xiàn)拉應(yīng)力。因此研究三向壓縮狀態(tài)下巖石的強(qiáng)度、變形特性及應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系，對于巖土工程設(shè)計與計算，巖石破壞機(jī)理的研究都有重要的意義。三軸壓力試驗系指試樣處于巧，A和A坐標(biāo)系的三個方向受力。它通常分為常規(guī)三軸試驗和真三軸試驗。常規(guī)三軸試驗指試件受到應(yīng)力A , 和h作用，期中有兩個相等，如A =巧，或A =巧。真三軸為三個應(yīng)力各不相等。常規(guī)三軸變形試驗采用圓柱狀試樣，通常在某一測向圍壓應(yīng)力作用下， 逐漸對試件施加軸向壓力，直到試件壓裂為止。進(jìn)行常規(guī)三軸試驗除使用壓機(jī)外，需要有三軸壓力室和加載測壓的設(shè)備。側(cè)向加載設(shè)備通過進(jìn)油口將液體壓入三軸壓力室制造圍壓， 承壓板加載軸向壓力。加載方式首先同時施加軸向荷載和圍壓，使兩者近似相等，達(dá)到規(guī)定圍壓值時，維持圍壓不變，軸向壓力再繼續(xù)連續(xù)加載，加載速度要求同單軸抗壓強(qiáng)度試驗。常規(guī)三軸采集的物理量有試驗力(應(yīng)力)、試件的圍壓和試件的變形(應(yīng)變)。 采用電阻應(yīng)變式壓力傳感器和電阻應(yīng)變傳感器將測得的試驗力(應(yīng)力)、試件的圍壓和試件的變形等物理量轉(zhuǎn)化為電壓信號，再利用帶濾波功能的放大器將電壓信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器輸入電腦，從而得到對試件物理量的采集記錄。根據(jù)上述記錄材料即可繪制應(yīng)力一應(yīng)變曲線。變形反映試樣的狀態(tài)，是常規(guī)三軸變形試驗的主要控制參數(shù)。一般方法是采用位移傳感器進(jìn)行試樣變形的測量，但是采用位移傳感器測量試樣變形時，很難消除試樣外壁套筒對測試結(jié)果的影響，同時測試結(jié)果相對誤差較大，而且測量精度不高。因此采用電阻應(yīng)變片直接在常規(guī)三軸試驗儀上測試試樣的變形，并且避免當(dāng)電阻應(yīng)變片導(dǎo)線導(dǎo)出時金屬筒體內(nèi)部液體通過導(dǎo)線滲入到試樣中成為常規(guī)三軸試驗的一個新的研究方向。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、精確度高的用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置。技術(shù)方案本實用新型的用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置，包括金屬筒體，金屬筒體內(nèi)設(shè)有受三軸圍壓的試樣，所述的試樣上設(shè)有貼于不同位置的多個電阻應(yīng)變片，多個電阻應(yīng)變片經(jīng)導(dǎo)線匯集連接在一薄片導(dǎo)線上，薄片導(dǎo)線經(jīng)設(shè)在金屬筒體壁上的導(dǎo)出元件伸出筒體外，伸出筒體外的薄片導(dǎo)線一端經(jīng)插卡連接有實時采集試樣在三軸圍壓作用下應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)的集成橋路板，薄片導(dǎo)線中每個電阻應(yīng)變片輸出信號分別同集成橋路板中的一個橋路相連，形成一個電阻應(yīng)變片的電橋回路。所述的多個電阻應(yīng)變片為4 8個；所述匯集連接在薄片導(dǎo)線上的導(dǎo)線對稱并聯(lián)； 所述的導(dǎo)出元件由呈倒置的空心圓錐套、對稱設(shè)在空心圓錐套內(nèi)夾住薄片導(dǎo)線的兩個半圓柱體橡膠塊構(gòu)成；所述的集成橋路板包括與插卡相配合的插槽、集成在橋路板上的多組橋路、與多組橋路相連的多組正、負(fù)極電阻應(yīng)變片信號輸出端口，多組橋路上連接有電源輸入端口和電源輸出端口。有益效果由于采用了上述技術(shù)方案，可實現(xiàn)在三軸帶圍壓條件下用電阻應(yīng)變片直接測量試樣的變形量，通過薄片導(dǎo)線將試樣上所有的電阻應(yīng)變片的導(dǎo)線集成在一個電源線路上，通過一個導(dǎo)出元件，將薄片電線導(dǎo)出連接在集成橋路板上，通過集成橋路板對電阻應(yīng)變片信號進(jìn)行實時輸出和采集。實現(xiàn)了在三軸流體圍壓作用下對試樣上多個電阻應(yīng)變片和多個角度電阻應(yīng)變片信號的集成輸出測量，避免了金屬筒體內(nèi)部液體通過電阻應(yīng)變片的引線滲透到試樣上，為三軸流體圍壓作用下測量試樣變形提供了一種新的方法，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測量精確度高，效果好，具有廣泛的實用性。

圖1是本實用新型的電阻應(yīng)變片集成裝置圖。圖2是本實用新型的薄片導(dǎo)線集成結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實用新型的導(dǎo)出元件結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實用新型的集成橋路板結(jié)構(gòu)圖。圖中1 一金屬筒體，2—試樣，3 —電阻應(yīng)變片，4一導(dǎo)線，5—薄片導(dǎo)線，6—導(dǎo)出元件，7—集成橋路板，8—半圓柱體橡膠塊，9一插卡，10—插槽，11 一電源輸入端口，12—電源輸出端口，13 —正極電阻應(yīng)變片信號輸出端口，14一負(fù)極電阻應(yīng)變片信號輸出端口。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施作進(jìn)一步描述本實用新型的用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置，包括金屬筒體1，金屬筒體ι內(nèi)設(shè)有受三軸圍壓的試樣2，試樣2上設(shè)有貼于不同位置的多個電阻應(yīng)變片3，多個電阻應(yīng)變片3經(jīng)導(dǎo)線4匯集連接在一薄片導(dǎo)線5上，匯集連接在薄片導(dǎo)線5上的導(dǎo)線4對稱并聯(lián)；多個電阻應(yīng)變片3的個數(shù)根據(jù)試驗所需確定，一般為4 8個。薄片導(dǎo)線5經(jīng)設(shè)在金屬筒體1壁上的導(dǎo)出元件6伸出筒體外，導(dǎo)出元件6由呈倒置的空心圓錐套、對稱設(shè)在空心圓錐套內(nèi)夾住薄片導(dǎo)線5的兩個半圓柱體橡膠塊8構(gòu)成；伸出筒體外的薄片導(dǎo)線5 —端經(jīng)插卡9連接有實時采集試樣2在三軸圍壓作用下應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)的集成橋路板7，薄片導(dǎo)線 5中每個電阻應(yīng)變片3輸出信號分別同集成橋路板7中的一個橋路相連，形成一個電阻應(yīng)變片3的電橋回路，在集成橋路板7的每個電阻應(yīng)變片3的電橋回路中，橋路為全橋、半橋、或 1/4橋路。集成橋路板7包括與插卡9相配合的插槽10、集成在橋路板上的多組橋路、與多組橋路相連的多組正、負(fù)極電阻應(yīng)變片信號輸出端口 13、14，多組橋路上連接有電源輸入端口 11和電源輸出端口 12。具體操作過程沿著金屬筒體1內(nèi)部放置普通巖或煤的試樣2外壁軸向粘貼四個電阻應(yīng)變片3，用來測量試樣2的軸向應(yīng)變，沿著試樣2外壁環(huán)向粘貼三個電阻應(yīng)變片3，用來測量試樣2的環(huán)向應(yīng)變；將所有的電阻應(yīng)變片3通過導(dǎo)電4集成在一個薄片導(dǎo)線5上，形成一個薄片集成裝置，薄片導(dǎo)線5集成所有電阻應(yīng)變片導(dǎo)線4于一個電源線路上，所有的電阻應(yīng)變片3共用一個電源線路；薄片導(dǎo)線5通過在金屬筒體1底部設(shè)置一個導(dǎo)出元件6導(dǎo)出金屬筒體1，導(dǎo)出元件6呈倒置的空心圓錐套，兩個半圓柱體橡膠塊8夾緊薄片導(dǎo)線5，穿過導(dǎo)出元件6孔洞；在金屬筒體1底部鉆孔，導(dǎo)出元件6穿過金屬鋼1筒底部的鉆孔，通過金屬筒體1內(nèi)部液體對導(dǎo)出元件6進(jìn)行加壓，既可以達(dá)到對金屬筒體1的密封作用，同時也可以將薄片導(dǎo)線5導(dǎo)出金屬筒體1 ；導(dǎo)出的薄片導(dǎo)線5通過薄片導(dǎo)線5末端的插卡9插入集成橋路板7底部的插槽10中實現(xiàn)與集成橋路板7的連接，薄片導(dǎo)線5中的每個電阻應(yīng)變片3輸出信號分別同集成板7中的一個橋路相連接，形成一個電阻應(yīng)變片3的電橋回路；在集成橋路板7的每個電阻應(yīng)變3電橋回路中設(shè)置四分之一電橋；通過液壓伺服巖石力學(xué)試驗裝置對金屬筒體1內(nèi)部試驗試樣2施加軸壓和圍壓，在集成橋路板7的電源輸入端口 11 和電源輸出端口 12端口輸入電源電壓，在正極電阻應(yīng)變片信號輸出端口 13和負(fù)極電阻應(yīng)變片信號輸出端口 14對測量的每個電阻應(yīng)變片3信號進(jìn)行輸出和采集。
權(quán)利要求1.一種用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置，包括金屬筒體(1)，金屬筒體(1) 內(nèi)設(shè)有受三軸圍壓的試樣(2)，其特征在于所述的試樣(2)上設(shè)有貼于不同位置的多個電阻應(yīng)變片(3)，多個電阻應(yīng)變片(3)經(jīng)導(dǎo)線(4)匯集連接在一薄片導(dǎo)線(5)上，薄片導(dǎo)線(5) 經(jīng)設(shè)在金屬筒體(1)壁上的導(dǎo)出元件(6 )伸出筒體外，伸出筒體外的薄片導(dǎo)線(5 ) —端經(jīng)插卡(9)連接有實時采集試樣(2)在三軸圍壓作用下應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)的集成橋路板(7)，薄片導(dǎo)線(5)中每個電阻應(yīng)變片(3)輸出信號分別同集成橋路板(7)中的一個橋路相連，形成一個電阻應(yīng)變片(3)的電橋回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置，其特征在于 所述的多個電阻應(yīng)變片(3)為4 8個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置，其特征在于 所述匯集連接在薄片導(dǎo)線(5)上的導(dǎo)線(4)對稱并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置，其特征在于 所述的導(dǎo)出元件(6)由呈倒置的空心圓錐套、對稱設(shè)在空心圓錐套內(nèi)夾住薄片導(dǎo)線(5)的兩個半圓柱體橡膠塊(8)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置，其特征在于 所述的集成橋路板(7)包括與插卡(9)相配合的插槽(10)、集成在橋路板上的多組橋路、與多組橋路相連的多組正、負(fù)極電阻應(yīng)變片信號輸出端口(13、14)，多組橋路上連接有電源輸入端口(11)和電源輸出端口(12)。
專利摘要一種用于三軸流體圍壓作用下的應(yīng)變片集成裝置，包括金屬筒體，金屬筒體內(nèi)設(shè)有受三軸圍壓的試樣，試樣上設(shè)有貼于不同位置的多個電阻應(yīng)變片，多個電阻應(yīng)變片經(jīng)導(dǎo)線匯集連接在一薄片導(dǎo)線上，薄片導(dǎo)線經(jīng)設(shè)在金屬筒體壁上的導(dǎo)出元件伸出筒體外，伸出筒體外的薄片導(dǎo)線一端經(jīng)插卡連接有實時采集試樣在三軸圍壓作用下應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)的集成橋路板，薄片導(dǎo)線中每個電阻應(yīng)變片輸出信號分別同集成橋路板中的一個橋路相連，形成一個電阻應(yīng)變片的電橋回路?？蓪崿F(xiàn)三軸流體圍壓作用下對試樣上多個電阻應(yīng)變片信號的集成輸出測量，為三軸流體圍壓作用下測量試樣變形提供一種新的途徑，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測量精確度高，效果好。
文檔編號G01N3/08GK202024932SQ20112003526
公開日2011年11月2日 申請日期2011年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月10日
發(fā)明者劉少杰, 李強(qiáng), 陳中偉 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)