一種剛度可調(diào)的埋入式鋼弦應(yīng)變傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木建筑行業(yè)，涉及隧道工程圍巖內(nèi)部應(yīng)變監(jiān)測的裝置，具體地說是一種剛度可調(diào)的埋入式鋼弦應(yīng)變傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼弦傳感器是土木工程施工監(jiān)測的重要監(jiān)測設(shè)備。在測量大型混凝土或鋼構(gòu)件長期使用所產(chǎn)生的微小應(yīng)變或者測量各種荷載作用下的構(gòu)件受力性能時(shí)，通常需要使用應(yīng)變傳感器及其相應(yīng)的測量技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的測量。一般來說，目前所使用的應(yīng)變傳感器一般可為三類:電阻應(yīng)變傳感器、振弦應(yīng)變傳感器和光纖應(yīng)變傳感器。在隧道開挖過程中，振弦應(yīng)變傳感器以其穩(wěn)定性好、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)。
[0003]由于鋼弦式傳感器的剛度為一個(gè)定值，在混凝土的應(yīng)力應(yīng)變測量效果較好，但目前對于巖質(zhì)隧道圍巖內(nèi)部和隧道初次襯砌內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測中，由于隧道圍巖剛度的多樣性，往往會(huì)遇到傳感器和圍巖剛度不匹配的問題。若傳感器剛度大于圍巖剛度，則傳感器無法達(dá)到和圍巖同步變形，其變形量較小，無法準(zhǔn)確測出圍巖應(yīng)變；若傳感器剛度遠(yuǎn)小于圍巖剛度，則傳感器周圍形成較明顯的應(yīng)力集中區(qū)，同樣會(huì)影響測量精度。故最佳狀態(tài)應(yīng)為傳感器剛度與圍巖剛度接近，這樣可以精確測出圍巖內(nèi)部應(yīng)變變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種剛度可調(diào)的埋入式，解決目前遇到的傳感器和圍巖剛度不匹配的問題，從而對隧道圍巖內(nèi)部某點(diǎn)單方向應(yīng)變進(jìn)行準(zhǔn)確地測量。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種剛度可調(diào)的埋入式鋼弦應(yīng)變傳感器，包括外殼，外殼兩端各設(shè)一個(gè)端座，每個(gè)端座上分別固定連接一個(gè)夾線器，兩個(gè)夾線器之間連接一根可以產(chǎn)生共振的鋼弦，位于鋼弦下方在外殼上設(shè)置有電磁線圈，外殼的外部沿外殼長度方向設(shè)有外螺紋，所述應(yīng)變傳感器還包括護(hù)管，護(hù)管為空心圓環(huán)，其內(nèi)徑與外殼的外徑相同，護(hù)管的內(nèi)壁上設(shè)有與外殼的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋。
[0006]本發(fā)明所述外螺紋的長度與鋼弦的長度相同。
[0007]本發(fā)明所述外殼由鋁合金制成。
[0008]本發(fā)明所述護(hù)管的壁厚為3mm。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，方便實(shí)用。將本發(fā)明所述的經(jīng)過設(shè)計(jì)改進(jìn)的振弦應(yīng)變傳感器安裝在待測圍巖內(nèi)部，可使用振弦式應(yīng)變測量裝置對上述振弦應(yīng)變傳感器中的振弦進(jìn)行激勵(lì)，然后測量上述振弦的共振頻率，從而得到待測結(jié)構(gòu)中的相關(guān)物理量，其工作剛度可以調(diào)節(jié)，在使用時(shí)將其剛度調(diào)節(jié)至圍巖剛度，解決了傳統(tǒng)傳感器和圍巖剛度不匹配的問題，提高測試精度。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明護(hù)管的截面圖；
圖中標(biāo)記:1、外殼，2、端座，3、夾線器，4、鋼弦，5、電磁線圈，6、外螺紋，7、護(hù)管，8、內(nèi)螺紋。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖所示，一種剛度可調(diào)的埋入式鋼弦應(yīng)變傳感器，包括外殼1，外殼I兩端各設(shè)一個(gè)端座2，每個(gè)端座2上分別固定連接一個(gè)夾線器3，兩個(gè)夾線器3之間連接一根可以產(chǎn)生共振的鋼弦4，位于鋼弦4下方在外殼I上設(shè)置有電磁線圈5，外殼I的外部沿外殼I長度方向設(shè)有外螺紋6，所述應(yīng)變傳感器還包括護(hù)管7，護(hù)管7為空心圓環(huán)，其內(nèi)徑與外殼I的外徑相同，護(hù)管7的內(nèi)壁上設(shè)有與外殼I的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋8。
[0012]外螺紋6的長度與鋼弦4的長度相同。
[0013]外殼I由鋁合金制成。
[0014]護(hù)管7的壁厚為3mm。
[0015]將施加預(yù)緊力的鋼弦4放置在磁場中，對鋼弦4加以激振后，鋼弦4將會(huì)發(fā)生共振，共振的弦線在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)，因此，可在拾振線圈中感應(yīng)出電勢U，感應(yīng)電勢的頻率就是振弦的共振頻率。鋼弦的共振頻率與弦線所承受的張力或拉力與傳感器所承受的壓力或位移成線性關(guān)系，因此測得剛弦4的共振頻率即可求出待測物理量(壓力或位移)。由于外殼I以鋁合金作材料，剛度較小，為實(shí)現(xiàn)剛度可調(diào)，外加剛度可調(diào)式護(hù)管7。在使用過程中，根據(jù)地勘材料，確定出圍巖的彈性模量，在傳感器外表面增加可調(diào)式護(hù)管7，由于可調(diào)式護(hù)管7和傳感器外殼I采用螺紋密切聯(lián)結(jié)，變形達(dá)到同步，每增加一個(gè)可調(diào)式護(hù)管7增加一定的彈性模量值，以此增加鋼弦式應(yīng)變傳感器的剛度，通過設(shè)定可調(diào)式護(hù)管7的個(gè)數(shù)，達(dá)到傳感器的剛度和圍巖剛度匹配的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種剛度可調(diào)的埋入式鋼弦應(yīng)變傳感器，包括外殼(I )，外殼(I)兩端各設(shè)一個(gè)端座(2)，每個(gè)端座(2)上分別固定連接一個(gè)夾線器(3)，兩個(gè)夾線器(3)之間連接一根可以產(chǎn)生共振的鋼弦(4)，位于鋼弦(4)下方在外殼(I)上設(shè)置有電磁線圈(5)，其特征在于:外殼(O的外部沿外殼(I)長度方向設(shè)有外螺紋(6)，所述應(yīng)變傳感器還包括護(hù)管(7)，護(hù)管(7)為空心圓環(huán)，其內(nèi)徑與外殼(I)的外徑相同，護(hù)管(7)的內(nèi)壁上設(shè)有與外殼(I)的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛度可調(diào)的埋入式鋼弦應(yīng)變傳感器，其特征在于:所述外螺紋(6)的長度與鋼弦(4)的長度相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛度可調(diào)的埋入式鋼弦應(yīng)變傳感器，其特征在于:所述外殼(I)由銷合金制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛度可調(diào)的埋入式鋼弦應(yīng)變傳感器，其特征在于:所述護(hù)管(7)的壁厚為3mm。
【專利摘要】一種剛度可調(diào)的埋入式鋼弦應(yīng)變傳感器，包括外殼，外殼兩端各設(shè)一個(gè)端座，每個(gè)端座上分別固定連接一個(gè)夾線器，兩個(gè)夾線器之間連接一根可以產(chǎn)生共振的鋼弦，位于鋼弦下方在外殼上設(shè)置有電磁線圈，外殼的外部沿外殼長度方向設(shè)有外螺紋，所述應(yīng)變傳感器還包括護(hù)管，護(hù)管為空心圓環(huán)，其內(nèi)徑與外殼的外徑相同，護(hù)管的內(nèi)壁上設(shè)有與外殼的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋。本發(fā)明有益效果：本發(fā)明提供的鋼弦應(yīng)變傳感器工作剛度可以調(diào)節(jié)，在使用時(shí)將其剛度調(diào)節(jié)至圍巖剛度，解決了傳統(tǒng)傳感器和圍巖剛度不匹配的問題，提高測試精度。
【IPC分類】G01B7/16
【公開號】CN104897043
【申請?zhí)枴緾N201510331089
【發(fā)明人】黃強(qiáng), 何朋立, 劉穎輝
【申請人】洛陽理工學(xué)院
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月16日