專利名稱：多媒體應(yīng)變式應(yīng)力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)力傳感器，屬于礦山及巖土工程測量巖體鉆孔內(nèi)某一方向的總應(yīng)力及其空隙液體或氣體的滲透壓力用傳感器，是一種新型的傳感器。
隨著巖石力學(xué)研究工作的不斷深入，人們已經(jīng)認(rèn)識到巖石不能只認(rèn)為是單相(固相)的。從這一點(diǎn)出發(fā)而建立的巖石力學(xué)模型顯然是不完善的，因?yàn)檫@與事實(shí)不符。天然巖石是一種三相(固相、液相和氣相)介質(zhì)，雖然有時可以當(dāng)作單相介質(zhì)考慮而沒有太大的誤差，但在許多情況下是不可以這樣做的，必須考慮巖石與流體的相互作用相互影響問題，因此研究相應(yīng)的測試方法及手段以同時獲取巖體內(nèi)一點(diǎn)某一方向的總應(yīng)力及其空隙流體的滲透壓力兩項(xiàng)參數(shù)，是一項(xiàng)亟待解決的問題，然而目前還沒有一種可以同時測得巖體內(nèi)某一方向的總應(yīng)力及其空隙流體滲透壓力這兩項(xiàng)參數(shù)的專用傳感器。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種多媒體應(yīng)變式應(yīng)力傳感器，其結(jié)構(gòu)簡單，可有效地將巖體空隙液體或氣體的滲透壓力從巖體某一方向的總應(yīng)力中區(qū)分開來，并能同時準(zhǔn)確地測得巖體內(nèi)一點(diǎn)某一方向的總應(yīng)力及其空隙液體或氣體滲透壓力的變化。
本發(fā)明主要由剛性鉆孔應(yīng)力傳感器13和流體應(yīng)力傳感器12以及錐形套4等組成，其特征是流體應(yīng)力傳感器12通過螺紋14使其與剛性鉆孔應(yīng)力傳感器13連為一體，流體應(yīng)力傳感器的直徑小于剛性鉆孔應(yīng)力傳感器的直徑，在流體應(yīng)力傳感器12和剛性鉆孔傳感器13上通過應(yīng)變膠分別粘貼有一組電阻應(yīng)變片作為傳感元件。本發(fā)明可將巖體鉆孔內(nèi)某一方向的總應(yīng)力與其空隙液體或氣體的滲透壓力區(qū)分開來，分別轉(zhuǎn)換為電信號，與相應(yīng)的二次儀表配合可同時測得巖體內(nèi)一點(diǎn)某一方向的總應(yīng)力及其空隙液體或氣體滲透壓力的變化。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，能有效地將巖體內(nèi)空隙液體或氣體的滲透壓力從巖體某一方向的總應(yīng)力中區(qū)分開來，并同時準(zhǔn)確地測得巖體內(nèi)一點(diǎn)某一方向的總應(yīng)力及其空隙液體或氣體滲透壓力的變化，特別適合于巖體鉆孔內(nèi)的安裝使用，由于用防水密封膠將電阻應(yīng)變片密封在傳感器內(nèi)，使得該傳感器能在潮濕或有水環(huán)境下長期可靠地工作。


附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖中流體應(yīng)力傳感器12，包括流體應(yīng)力傳感器彈性體1、圓膜電阻應(yīng)變片2、防護(hù)膠3、過濾器11、剛性鉆孔應(yīng)力傳感器13，包括剛性鉆孔應(yīng)力傳感器彈性體7、單軸電阻應(yīng)變片5，防護(hù)膠6、密封圈8、螺母9、電纜10、錐形套4、連接螺紋14。
工作時，首先將由螺紋14把流體應(yīng)力傳感器連接在剛性鉆孔應(yīng)力傳感器前端而成為一體的多媒體應(yīng)變式應(yīng)力傳感器按規(guī)定方向置于鉆孔內(nèi)，使得傳感器前端與鉆孔底部有一定的間隙，整個圓錐狀的剛性鉆孔應(yīng)力傳感器彈性體7插入沿中心線切成兩半的錐形套4內(nèi)，錐形套的大小可根據(jù)鉆孔孔徑的大小進(jìn)行配套選擇，插入后迫使錐形套4各部分與鉆孔壁緊密接觸，并施加一定的初始安裝應(yīng)力，然后用膠結(jié)材料如水泥或環(huán)氧樹酯等將傳感器的后端封住。當(dāng)鉆孔圍巖應(yīng)力變化時，剛性鉆孔應(yīng)力傳感器彈性體7可感受到此應(yīng)力的變化，并通過粘貼在該彈性體7上的一組電阻應(yīng)變片5轉(zhuǎn)換成電信號，由相應(yīng)的二次儀表可測得該點(diǎn)規(guī)定方向上總應(yīng)力的變化值。由于流體應(yīng)力傳感器12位于多媒體應(yīng)變式應(yīng)力傳感器的前端且直徑小于剛性鉆孔應(yīng)力傳感器的直徑，又與鉆孔底部有一定的間隙，因此，它將不承受來自鉆孔徑向的壓力。當(dāng)巖體內(nèi)空隙流體在壓力的作用下滲出并很快平衡時，流體應(yīng)力傳感器彈性體1可感受流體滲透壓力的變化，并通過圓膜電阻應(yīng)變片2轉(zhuǎn)換成電信號，由相應(yīng)的二次儀表可測得巖體空隙流體滲透壓力的變化。由于二次儀表設(shè)置了通道選擇開關(guān)，因此，可方便地由通道選擇開關(guān)使用同一個二次儀表測量鉆孔某一方向的總應(yīng)力及其圍巖空隙流體的滲透壓力。若巖石容易破碎或用于土工時，為了避免破碎的巖石顆?；蚰酀{與流體應(yīng)力傳感器彈性體的接觸，而造成測量誤差，可在流體應(yīng)力傳感器12的前端安裝一個過濾器11，如金屬網(wǎng)或透水石等。
權(quán)利要求
1.礦山及巖土工程中測量巖體鉆孔內(nèi)某一方向總應(yīng)力及其空隙液體或氣體的滲透壓力用多媒體應(yīng)變式應(yīng)力傳感器，主要由剛性鉆孔應(yīng)力傳感器，流體應(yīng)力傳感器，錐形套等組成，其特征是流體應(yīng)力傳感器通過螺紋與剛性鉆孔應(yīng)力傳感器連為一體，且流體應(yīng)力傳感器與剛性鉆孔應(yīng)力傳感器通過應(yīng)變膠分別粘貼有一組電阻應(yīng)變片作為傳感元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征是流體應(yīng)力傳感器的直徑小于剛性鉆孔應(yīng)力傳感器的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器，其特征是兩組電阻應(yīng)變片是通過防護(hù)膠分別密封在其傳感器內(nèi)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征是在流體應(yīng)力傳感器的前端安裝有過濾器。
全文摘要
礦山及巖土工程中測量巖體鉆孔內(nèi)某一方向總應(yīng)力及其空隙液體或氣體的滲透壓力用多媒體應(yīng)變式應(yīng)力傳感器，主要由剛性鉆孔應(yīng)力傳感器、流體應(yīng)力傳感器、錐形套等組成，其特征是剛性鉆孔應(yīng)力傳感器與流體應(yīng)力傳感器通過螺紋連為一體，且有兩組電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將巖體鉆孔內(nèi)某一方向的總應(yīng)力與其空隙液體或氣體的滲透壓力區(qū)分開來，分別轉(zhuǎn)換為電信號，并由二次儀表同時測得，又由于傳感元件是采用防水密封膠密封在傳感器內(nèi)，使得該傳感器可以在潮濕或有水的環(huán)境下長期工作。
文檔編號G01L1/20GK1137115SQ95110460
公開日1996年12月4日 申請日期1995年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月30日
發(fā)明者范煒琳, 王永紅, 尹增德 申請人:山東礦業(yè)學(xué)院