滑坡區(qū)巖土材料多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及滑坡區(qū)巖土材料參數(shù)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種滑坡區(qū)巖土材料多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]地質(zhì)滑坡給人們的生命及財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重的威脅，滑坡區(qū)的含水率、土質(zhì)的彈性模量及裂縫損傷是表征滑坡區(qū)地質(zhì)穩(wěn)定與否的關(guān)鍵參數(shù)。
[0003]現(xiàn)有的滑坡監(jiān)測方法包括地表變形監(jiān)測、深部位移監(jiān)測及地下水動態(tài)監(jiān)測及相關(guān)因素監(jiān)測等四個方面，現(xiàn)有的監(jiān)測方法無法同時對滑坡內(nèi)部的裂縫、含水率、彈性模量進(jìn)行監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出一種滑坡區(qū)巖土材料多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r了解滑坡區(qū)巖土的材料性質(zhì)參數(shù)，可用于滑坡發(fā)生的預(yù)警，有效減少滑坡事故發(fā)生及人員傷亡；與其它監(jiān)測方法相比，該方法可靠穩(wěn)定，成本低，易于實施，適用于量大面廣的滑坡區(qū)域的工程應(yīng)用。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]—種滑坡區(qū)巖土材料多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括信號采集系統(tǒng)、信號發(fā)生器、功率放大器、若干個傳感器封裝體，若干個所述傳感器封裝體嵌設(shè)于潛在滑坡面兩側(cè)附近處；所述傳感器封裝體包括包封材料和設(shè)于所述包封材料內(nèi)的壓電陶瓷傳感器；依次選取其中一個所述傳感器封裝體中的壓電陶瓷傳感器與所述功率放大器相連接，所述功率放大器與所述信號發(fā)生器相連接，其余的所述傳感器封裝體中的壓電陶瓷傳感器與所述信號采集系統(tǒng)相連接；所述信號發(fā)生器能夠發(fā)射信號，通過所述功率放大器將該信號放大后對其對應(yīng)的壓電陶瓷傳感器施加電壓激勵，所述信號采集系統(tǒng)能夠通其余的壓電陶瓷傳感器采集接收該信號。
[0007]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓電陶瓷傳感器的敏感元件為壓電陶瓷片；所述包封材料包括兩塊面積大于所述壓電陶瓷片的大理石板，所述壓電陶瓷片夾持于兩塊所述大理石板的中部，所述壓電陶瓷片四周、兩塊大理石板之間填充有環(huán)氧樹脂。
[0008]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓電陶瓷片呈方形，面積為1cm2;所述大理石板呈方形，面積為2cm2，且長寬比與所述壓電陶瓷片相同，厚度為2mm。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型提供了一種滑坡區(qū)巖土材料多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，通過將若干個傳感器封裝體嵌設(shè)于潛在滑坡面兩側(cè)附近處，依次選取其中一個傳感器封裝體中的壓電陶瓷傳感器與功率放大器相連接，功率放大器與信號發(fā)生器相連接，其余的傳感器封裝體中的壓電陶瓷傳感器與信號采集系統(tǒng)相連接；這樣，通過信號發(fā)生器發(fā)射信號，通過功率放大器將該信號放大后對其對應(yīng)的壓電陶瓷傳感器施加電壓激勵，信號采集系統(tǒng)能夠通過其余的壓電陶瓷傳感器采集接收該信號，進(jìn)而可以通過發(fā)射和接收電壓信號的時間差及布置的距離可以計算出土介質(zhì)的彈性模量；通過電壓幅值的改變可以判斷出土質(zhì)的含水率的變化及是否發(fā)生裂縫損傷，因此，本實用新型可以解決單一傳感器無法進(jìn)行多參數(shù)測量的問題，能夠?qū)崟r了解滑坡區(qū)巖土的材料性質(zhì)參數(shù)，可用于滑坡發(fā)生的預(yù)警，有效減少滑坡事故發(fā)生及人員傷亡；通過將壓電陶瓷傳感器包封在包封材料內(nèi)形成傳感器封裝體，可以解決壓電陶瓷傳感器的壓電陶瓷片質(zhì)脆，防水性差的問題。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型滑坡區(qū)巖土材料多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實用新型中傳感器封裝體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本實用新型滑坡區(qū)巖土材料多參數(shù)監(jiān)測方法的工作原理圖；
[0013]結(jié)合附圖，作以下說明:
[0014]1一一信號采集系統(tǒng)2—一信號發(fā)生器
[0015]3——功率放大器 4——傳感器封裝體
[0016]41——包封材料 411——大理石板
[0017]412一一環(huán)氧樹脂 42—一壓電陶瓷傳感器
[0018]421一一壓電陶瓷片5—一潛在滑坡面
[0019]6——滑坡體
【具體實施方式】
[0020]為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細(xì)說明，其目的僅在于更好理解本實用新型的內(nèi)容而非限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0021]如圖1和圖2所示，一種滑坡區(qū)巖土材料多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括信號采集系統(tǒng)1、信號發(fā)生器2、功率放大器3、若干個傳感器封裝體4，若干個所述傳感器封裝體嵌設(shè)于潛在滑坡面兩側(cè)附近處；所述傳感器封裝體包括包封材料41和設(shè)于所述包封材料內(nèi)的壓電陶瓷傳感器42 ;依次選取其中一個所述傳感器封裝體中的壓電陶瓷傳感器(作為激勵端發(fā)射信號)與所述功率放大器相連接，所述功率放大器與所述信號發(fā)生器相連接，其余的所述傳感器封裝體中的壓電陶瓷傳感器(作為接收端采集信號)與所述信號采集系統(tǒng)相連接；所述信號發(fā)生器能夠發(fā)射信號，通過所述功率放大器將該信號放大后對其對應(yīng)的壓電陶瓷傳感器施加電壓激勵，所述信號采集系統(tǒng)能夠通其余的壓電陶瓷傳感器采集接收該信號。這樣，通過將若干個傳感器封裝體嵌設(shè)于潛在滑坡面兩側(cè)附近處，依次選取其中一個傳感器封裝體中的壓電陶瓷傳感器與功率放大器相連接，功率放大器與信號發(fā)生器相連接，其余的傳感器封裝體中的壓電陶瓷傳感器與信號采集系統(tǒng)相連接；這樣，通過信號發(fā)生器發(fā)射信號，通過功率放大器將該信號放大后對其對應(yīng)的壓電陶瓷傳感器施加電壓激勵，信號采集系統(tǒng)能夠通過其余的壓電陶瓷傳感器采集接收該信號，進(jìn)而可以通過發(fā)射和接收電壓信號的時間差及布置的距離可以計算出土介質(zhì)的彈性模量；通過電壓幅值的改變可以判斷出土質(zhì)的含水率的變化及是否發(fā)生裂縫損傷，因此，本實用新型可以解決單一傳感器無法進(jìn)行多參數(shù)測量的問題，能夠?qū)崟r了解滑坡區(qū)巖土的材料性質(zhì)參數(shù)，可用于滑坡發(fā)生的預(yù)警，有效減少滑坡事故發(fā)生及人員傷亡；通過將壓電陶瓷傳感器包封在包封材料內(nèi)形成傳感器封裝體，可以解決壓電陶瓷傳感器的壓電陶瓷片質(zhì)脆，防水性差的問題。
[0022]優(yōu)選的，參見圖2，所述壓電陶瓷傳感器的敏感元件為壓電陶瓷片421 ;所述包封材料包括兩塊面積大于所述壓電陶瓷片的大理石板411，所述壓電陶瓷片夾持于兩塊所述大理石板的中部，所述壓電陶瓷片四周、兩塊大理石板之間填充有環(huán)氧樹脂412。這樣，通過使用兩塊大理石板對壓電陶瓷片及電子線路進(jìn)行夾持，并在其之間填充環(huán)氧樹脂，可以實現(xiàn)對壓電陶瓷片的包封，以解決壓電陶瓷片質(zhì)脆，防水性差的問題。其中，壓電陶瓷片的監(jiān)測原理如下:壓電陶瓷片具有正逆壓電效應(yīng)，當(dāng)對壓電陶瓷傳感器施加電壓激勵時，壓電陶瓷片會產(chǎn)生形變，若將壓電陶瓷片放置于土介質(zhì)中，壓電陶瓷片產(chǎn)生的形變會以應(yīng)力波的形式向四周發(fā)射，此時再利用壓電陶瓷傳感器的正壓電效應(yīng)，即使用其他壓電陶瓷片接收該應(yīng)力波，壓電陶瓷片產(chǎn)生形變，輸出電壓信號，通過發(fā)射和接收電壓信號的時間差及布置的距離可以計算出土介質(zhì)的彈性模量；通過電壓幅值的改變可以判斷出土質(zhì)的含水率的變化及是否發(fā)生裂縫損傷。
[0023]優(yōu)選的，所述壓電陶瓷片呈方形，面積為1cm2;所述大理石板呈方