一種基于三維空間監(jiān)測的地壓傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于地壓傳感器領(lǐng)域，具體是一種基于三維空間監(jiān)測的地壓傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在地壓監(jiān)測領(lǐng)域已廣泛采用各類傳感器進行監(jiān)測，目前采用的壓力傳感器主要存在以下問題:1、無法做到真正的空間三維監(jiān)測。如公開號:202033140U，公開日:2011-11-09，名稱為“三維應(yīng)力采集器”的實用新型技術(shù)方案，該技術(shù)方案只能實現(xiàn)對與金屬筒筒體長度方向相垂直平面范圍內(nèi)來壓的監(jiān)測，無法做到對與金屬筒筒體相平行方向來壓的監(jiān)測，所以該技術(shù)方案主要針對某個或多個相互平行的平面范圍內(nèi)壓力的監(jiān)測，無法做到對上述平面垂直方向的來壓監(jiān)測。如果采用類似上述技術(shù)實現(xiàn)三維監(jiān)測，就必須在不同角度布置多個監(jiān)測裝置，多個監(jiān)測裝置相互配合才能完成三維監(jiān)測，這勢必會增加時間和經(jīng)濟成本，影響監(jiān)測的準確度。2、只能按照預(yù)定的來壓方向進行監(jiān)測，一旦來壓方向發(fā)生變化，無法及時準確的監(jiān)測壓力變化。3、監(jiān)測數(shù)據(jù)漂移大、回零差，系統(tǒng)穩(wěn)定工作性差?，F(xiàn)有技術(shù)中往往為了實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)精確，提高監(jiān)測敏感性，都會把應(yīng)變電阻、壓敏電阻等壓力感受部件布設(shè)于裝置的表面，這就導致上述部件很容易被土石擠壓破壞，很多裝置一次來壓以后就無法回零，嚴重影響監(jiān)測效果。4、現(xiàn)有技術(shù)中，壓力傳感器外形以方形、圓柱形為主，這些形狀安裝比較復(fù)雜，需要的安裝鉆孔直徑大，安裝成本高，而且這些形狀本身受力不合理，在外部高壓作用下，容易產(chǎn)生變形，甚至被壓壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型是一種基于三維空間監(jiān)測的地壓傳感器，由橢圓形殼體、出線裝置、電路板和三個相互垂直的地壓監(jiān)測頭組成。橢圓形殼體上端設(shè)有出線裝置，出線裝置包括壓緊螺母、有孔墊、無孔墊、密封圈和聯(lián)通節(jié)，該裝置能夠有效保證泥、沙、水等物質(zhì)不會進入到橢圓形殼體內(nèi)部，保證橢圓形殼體內(nèi)部器件安全，為其工作提供良好環(huán)境。在橢圓形殼體內(nèi)部設(shè)有電路板，該電路板的元器件采用貼片式，具有功耗低，體積小等優(yōu)點，采用高精度的電位器，保證數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)的精度和準確性，減少監(jiān)測數(shù)據(jù)漂移。三個相互垂直的地壓監(jiān)測頭分別位于橢圓形殼體的下端和中部，能夠同時監(jiān)測空間各方向來壓，并分別將壓力信號轉(zhuǎn)化成電信號，然后將電信號傳輸給電路板進行處理，經(jīng)電路板處理的信號傳輸給地面裝置。采用同時布置三個相互垂直的地壓監(jiān)測頭后，能夠同時監(jiān)測三個方向的壓力，并且無需事先判斷來壓方向，在來壓方向突變的情況下仍能準確的監(jiān)測壓力變化，并能夠判斷主要來壓方向。
[0004]作為改進，地壓監(jiān)測頭由著力板、活塞、彈性體、應(yīng)變電阻片、鈣基脂、密封圈、油缸組成，其中著力板位于地壓監(jiān)測頭的最前端，并與活塞相連，彈性體與油缸組成一體為瓶蓋狀，活塞可以在油缸內(nèi)側(cè)自由移動，鈣基脂位于活塞和彈性體之間，應(yīng)變電阻片貼附于彈性體外表面，密封圈環(huán)繞于活塞外表面。著力板負責采集來壓，并將壓力傳遞給與其相連的活塞，活塞在來壓的作用下會擠壓位于活塞和彈性體之間的鈣基脂，鈣基脂一方面可以起到潤滑作用，減小活塞和油缸間的摩擦阻力，另一方面鈣基脂會把活塞傳遞過來的壓力均勻的傳遞給彈性體的內(nèi)表面，彈性體內(nèi)表面在鈣基脂的壓強作用下會產(chǎn)生均勻變形，而貼附于彈性體外表面的應(yīng)變電阻片也隨之會產(chǎn)生變形，并將這種變形轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給電路板。密封圈位于活塞和油缸之間，能夠起到對鈣基脂的密封作用，并且不影響活塞相對于油缸的自由移動，在來壓卸掉以后，在鈣基脂的回彈壓力作用下，活塞、著力板會自動回復(fù)到初始位置，鈣基脂內(nèi)部壓強隨之消失，彈性體、應(yīng)變電阻片也會自動回復(fù)到原位置。
[0005]作為改進，應(yīng)變電阻片為圓形，圓形應(yīng)變電阻片具有受力均勻、避免出現(xiàn)應(yīng)力集中等優(yōu)點，能夠使本實用新型所監(jiān)測數(shù)據(jù)具備良好的線性變化，從而提高監(jiān)測精度，圓形應(yīng)變電阻片還具有容易貼合、工藝性好的特點。
[0006]作為改進，橢圓形殼體外徑為50毫米。
[0007]本實用新型的有益效果是:
[0008]1、只用一個裝置就可以實現(xiàn)三維地壓監(jiān)測，由于本實用新型在三個相互垂直的方向上都布置了地壓監(jiān)測頭，能夠同時監(jiān)測三個方向的壓力變化，并可以判斷主要來壓方向。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)大大簡化了設(shè)備裝置，減少了設(shè)備成本，減少了安裝成本，降低了故障率。
[0009]2、無需事先判定來壓方向，在來壓方向突變的情況下，也能準確檢測壓力變化，并能判斷主要來壓方向。
[0010]3、采用應(yīng)變電阻內(nèi)置處理，避免應(yīng)變電阻直接和土體接觸，有效保護了應(yīng)變電阻，延長應(yīng)變電阻使用壽命。采用活塞式液壓裝置，一方面能夠保證來壓準確的傳遞給應(yīng)變電阻，準確監(jiān)測處壓力數(shù)據(jù)，另一方面，該裝置能夠在最大限度上避免出現(xiàn)卡阻問題，使本實用新型能夠準確回零，漂移小。
[0011]4、采用橢圓形殼體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)便于在鉆孔中安裝，而且相對于方形結(jié)構(gòu)對鉆孔尺寸要求較小，減小鉆孔作業(yè)成本；橢圓形殼體結(jié)構(gòu)受力合理，能夠承受較大的外部壓力，保證自身不被壓壞。
【附圖說明】
[0012]附圖1是本實用新型的剖面圖。
[0013]附圖2是本實用新型的外觀圖。
[0014]附圖3是地壓監(jiān)測頭詳圖。
[0015]具體如下:
[0016]壓緊螺母1，有孔墊2，無孔墊3，密封圈4，聯(lián)通節(jié)5，橢圓形殼體6，電路板7，著力板8，應(yīng)變電阻片9，鈣基脂10，彈性體11，密封圈12，活塞13，油缸14。
【具體實施方式】
[0017]根據(jù)附圖，一種基于三維空間監(jiān)測的地壓傳感器，由橢圓形殼體6、出線裝置、電路板7和三個相互垂直的地壓監(jiān)測頭組成。橢圓形殼體6上端設(shè)有出線裝置，出線裝置包括壓緊螺母1、有孔墊2、無孔墊3、密封圈4和聯(lián)通節(jié)5，該裝置能夠有效保證泥、沙、水等物質(zhì)不會進入到橢圓形殼體6內(nèi)部，保證橢圓形殼體6內(nèi)部器件安全，為其工作提供良好環(huán)境。在橢圓形殼體內(nèi)部設(shè)有電路板7，該電路板7的元器件采用貼片式，具有功耗低，體積小等優(yōu)點，采用高精度的電位器，保證數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)的精度和準確性，減少監(jiān)測數(shù)據(jù)漂移。三個相互垂直的地壓監(jiān)測頭分別位于橢圓形殼體6的下端和中部，能夠同時監(jiān)測空間各方向來壓，并分別將壓力信號轉(zhuǎn)化成電信號，然后將電信號傳輸給電路板7進行處理，經(jīng)電路板7處理的信號傳輸給地面裝置。采用同時布置三個相互垂直的地壓監(jiān)測頭后，能夠同時監(jiān)測三個方向的壓力，并且無需事先判斷來壓方向，在來壓方向突變的情況下仍能準確的監(jiān)測壓力變化，并能夠判斷主要來壓方向。所述地壓監(jiān)測頭由著力板8、活塞13、彈性體11、應(yīng)變電阻片9、鈣基脂10、密封圈12、油缸14組成，其中著力板8位于地壓監(jiān)測頭的最前端，并與活塞13相連，彈性體11與油缸14組成一體為瓶蓋狀，活塞13可以在油缸14內(nèi)側(cè)自由移動，鈣基脂10位于活塞13和彈性體11之間，應(yīng)變電阻片9貼附于彈性體11外表面，密封圈12環(huán)繞于活塞13外表面。著力板8負責采集來壓，并將壓力傳遞給與其相連的活塞13，活塞13在來壓的作用下會擠壓位于活塞13和彈性體11之間的鈣基脂10，鈣基脂10 —方面可以起到潤滑作用，減小活塞13和油缸14間的摩擦阻力，另一方面鈣基脂10會把活塞傳遞過來的壓力均勻的傳遞給彈性體11的內(nèi)表面，彈性體11內(nèi)表面在鈣基脂10的壓強作用下會產(chǎn)生均勻變形，而貼附于彈性體11外表面的應(yīng)變電阻片9也隨之會產(chǎn)生變形，并將這種變形轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給電路板7。密封圈12位于活塞13和油缸14之間，能夠起到對鈣基脂10的密封作用，并且不影響活塞13相對于油缸14的自由移動，在來壓卸掉以后，在鈣基脂10的回彈壓力作用下，活塞13、著力板8會自動回復(fù)到初始位置，鈣基脂10內(nèi)部壓強隨之消失，彈性體11、應(yīng)變電阻片9也會自動回復(fù)到原位置。
【主權(quán)項】
1.一種基于三維空間監(jiān)測的地壓傳感器，其特征在于:由橢圓形殼體(6)、出線裝置、電路板(7)和三個相互垂直的地壓監(jiān)測頭組成，橢圓形殼體(6)上端設(shè)有出線裝置，出線裝置包括壓緊螺母(I)、有孔墊(2)、無孔墊(3)、密封圈(4)和聯(lián)通節(jié)(5)，在橢圓形殼體(6)內(nèi)部設(shè)有電路板(7)，三個相互垂直的地壓監(jiān)測頭分別位于橢圓形殼體(6)的下端和中部，能夠同時監(jiān)測空間各方向來壓，并分別將壓力信號轉(zhuǎn)化成電信號，然后將電信號傳輸給電路板進行處理，經(jīng)電路板處理的信號傳輸給地面裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維空間監(jiān)測的地壓傳感器，其特征在于:所述地壓監(jiān)測頭由著力板(8)、活塞(13)、彈性體(11)、應(yīng)變電阻片(9)、鈣基脂(10)、密封圈(12)、油缸(14)組成，其中著力板(8)位于地壓監(jiān)測頭的最前端，并與活塞(13)相連，彈性體(11)與油缸(14)組成一體為瓶蓋狀，活塞(13)可以在油缸(14)內(nèi)側(cè)自由移動，鈣基脂(10)位于活塞(13)和彈性體(11)之間，應(yīng)變電阻片(9)貼附于彈性體外表面，密封圈(12)環(huán)繞于活塞(13)外表面。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于三維空間監(jiān)測的地壓傳感器，其特征在于:所述應(yīng)變電阻片(9)為圓形。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維空間監(jiān)測的地壓傳感器，其特征在于:橢圓形殼體(6)外徑為50毫米。
【專利摘要】本實用新型是一種基于三維空間監(jiān)測的地壓傳感器，由橢圓形殼體、出線裝置、電路板和三個相互垂直的地壓監(jiān)測頭組成。橢圓形殼體上端設(shè)有出線裝置，出線裝置包括壓緊螺母、有孔墊、無孔墊、密封圈和聯(lián)通節(jié)，該裝置能夠有效保證泥、沙、水等物質(zhì)不會進入到橢圓形殼體內(nèi)部，保證橢圓形殼體內(nèi)部器件安全，為其工作提供良好環(huán)境。
【IPC分類】G01L1-22
【公開號】CN204479218
【申請?zhí)枴緾N201420723812
【發(fā)明人】杜玉喜, 董杰, 楊永騰, 楊鵬, 屈茂芹
【申請人】山東魯科自動化技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2014年11月27日