CN103063821A - 一种模型箱、传感器固定装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于传感器固定装置的模型箱，其箱体的上缘设有至少一条定位轨道，模型箱还包括传感器支架、连接固定件，传感器支架为贯通式结构，通过连接固定件安装并固定在定位轨道上。本发明还公开了一种传感器固定装置，包括用于安装传感器的套筒、用于调节套筒高度的第一固定装置，以及用于固定传感器与套筒的第二固定装置，所述套筒的外径小于传感器支架的间距，可以在传感器支架间滑动。本发明的传感器支架采用“贯通式”设计，不仅能够自由定位传感器，也可以按需要设置不同数量的传感器以满足试验需要。本发明具有通用性广、准确性高的特点，创造良好的经济效益和科研价值。

Description

一种模型箱、传感器固定装置及其试验方法

技术领域

本发明属于岩土工程领域，涉及一种用于离心机模型试验的方法与装置。

背景技术

随着国民经济的快速增长，城市基础建设进入了空前的迅速发展阶段，尤其是在地下空间开发方面。由于地下工程的复杂性，很多工程需要进行离心机试验来模拟实际情况。一般试验机，譬如TLJ－150复合型岩土离心试验机，该试验机共配备大小不等的三个模型箱。每次试验需要根据不同的需要选择模型箱。模型箱的尺寸是固定的，而每一次的试验模型大小各异，因此需要根据试验模型定制刚性板填充模型箱空白部分，同时需要重新定制传感器固定装置以满足不同的传感器布置要求。

现有的传感器固定装置均为固定式设计，即只能在该装置的特定位置安装传感器，这给试验带来了很大的麻烦。每次不同的试验都要对原有装置进行改装或重新制作，不仅拖延了试验周期，同时大大增加试验成本。因此迫切的需要一种“通用型”传感器固定装置，能够适应不同的试验需求，提高试验效率。

发明内容

针对上述的技术缺陷和应用时的不利影响，本发明的目的是提供一种在离心机模型试验中实现模型表面任意位置安放传感器的方法与装置。

本发明的技术方案如下：

一种用于传感器固定装置的模型箱，包括箱体，所述箱体的上缘至少设有一条定位轨道，所述模型箱还包括传感器支架、连接固定件，其中所述传感器支架为贯通式结构，通过连接固定件安装并固定在所述定位轨道上。

所述传感器支架包括至少一个具有贯通式结构的横梁。

所述传感器支架还包括至少一个竖梁，所述竖梁为贯通式结构，与至少一个所述横梁焊接连接。

所述竖梁垂直固定于所述横梁上。

所述定位轨道为一中空且有上开口的腔体，定位轨道的上开口的宽度小于腔体的内径，定位轨道的两端设有供所述传感器支架插入的插入孔。

所述插入孔的横截面为圆形、矩形。

进一步，所述连接固定件为螺栓与螺母、或卡扣。

本发明还公开了一种采用了上述模型箱的传感器固定装置，所述传感器固定装置还包括用于安装传感器的套筒、用于调节套筒高度的第一固定装置，以及用于固定传感器与套筒的第二固定装置，所述套筒外径小于传感器支架的间距，可以在传感器支架梁间滑动。

所述套筒具有攻丝处理的表面。

进一步，所述第一固定装置为固定螺母，所述固定螺母的尺寸与所述套筒相匹配，所述第二固定装置为固定螺钉，所述套筒的侧面至少分布有一个螺孔供固定螺钉伸入。

本发明还公开了一种采用了上述传感器固定装置的离心试验方法，包括：

首先，根据试验要求确定传感器需要安装的位置；然后，固定传感器支架在模型箱的相应位置上，并将所述传感器安装传感器支架上的相应位置，将传感器与离心机数据采集系统连接，将传感器与离心机数据采集系统连接；最后将传感器固定装置放入离心机中进行加载并采集数据。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

传感器支架采用“贯通式”设计，不仅能够自由定位传感器，也可以按需要设置不同数量的传感器以满足试验需要。

本发明具有通用性广、准确性高的特点，创造良好的经济效益和科研价值。

附图说明

图1为本发明实施例模型箱平面图；

图2为本发明实施例模型箱剖面图；

图3为本发明实施例传感器支架安装平面图；

图4为本发明实施例传感器支架安装侧视图；

图5为本发明实施例传感器安装侧视图；

图6为本发明实施例传感器自由布置示意图；

图7为本发明实施例试验桩安装示意图；

图8为本发明实施例传感器固定装置的使用流程图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的实施例作进一步描述。

请同时参阅图1、图2。如本实施例传感器固定装置工作所需依附的模型箱主要包括箱体1，箱体1的上缘的对边上，开有上开口小，下开口大的两条凹槽作为两条定位轨道2，所依附的岩土离心试验机及数据采集系统示意图略。定位轨道2为一中空且有上开口的腔体，其上开口的宽度小于腔体的内径，两端留有供横梁3插入的插入孔11。定位轨道2的长度小于箱体1上缘的长度，横截面为一梯形，其在箱体1上缘表面的间距小于在箱体1内部的间距。插入孔11，其横截面可以为圆形、矩形或其他形状，插入孔11的直径大于定位轨道2中间部分在箱体1上缘的表面间距。

请同时参阅图3、4。传感器固定装置包括箱体1、横梁3与竖梁4，其中横梁3、竖梁4均为贯通式结构，且为刚性材料制成。横梁3和竖梁4通过焊接连接成一个整体，由连接固定件5按照试验需要安装在定位轨道2的任意位置。连接固定件5的尺寸和定位轨道2、传感器固定装置相匹配，譬如可以采用与传感器固定装置及轨道2尺寸相对应的螺栓与螺母、卡扣等。如此，横梁3即可在定位轨道2上移动，且可以固定在定位轨道2的任意位置，从而达到在模型箱内任意位置布设传感器的目的。另外，竖梁4可以垂直固定在横梁3上，也可以以其它角度固定在横梁3上，且连接方式也可以是焊接、通过固定装置固定等方式。

上述定位轨道2的结构亦可采用其它结构，譬如定位轨道2的截面可以为上部有缺口的圆形或椭圆，亦可为高于箱体1上缘的刚性杆，只要保证连接固定件能够将横梁3固定在箱体1上即可。定位轨道2可以只有一条，也可以分布在箱体1上缘的四周，只要有供横梁3固定的位置即可。

请同时参阅图5、6、7。图5为本发明实施例传感器安装侧视图，传感器固定套筒由套筒8、固定螺母6及传感器固定螺钉7组成。套筒8的侧面至少分布有一个螺孔，该螺孔供传感器固定螺钉7伸入。

套筒8内可以安装任意小于套筒内径的传感器9，通过第一固定装置，譬如固定螺母6调节套筒8的高度从而取得试验需要的传感器9安装高度，通过第二固定装置固定或拆缷传感器9，譬如拧紧或拧松传感器固定螺钉7。另外，套筒8的外径小于横梁3的间距，从而传感器9可以沿模型箱1两个正交方向自由移动，进而实现传感器9可安装于模型表面任意位置的目的。当然，也可以布置多排横梁3、多个竖梁4以满足试验需要。同理，当需要进行试验桩试验时，只需要将试外径小于套筒8内径的试验桩模型10置于套筒8内，然后固定在需要测试的位置即可。

如图8所示为本传感器固定装置的使用流程图。具体如下：根据试验要求确定传感器9需要安装的位置，进而确定横梁3或横梁3与竖梁4的整体需要安装的位置，并通过连接固定件5，将横梁3或横梁3与竖梁4的整体与箱体1连接固定（步骤81）；根据试验方案，将传感器9通过套筒8、固定螺母6及传感器固定螺钉7安装在横梁3或竖梁4上，并将传感器9与离心机数据采集系统连接（步骤82）；最后将试验装置放入离心机中进行加载并采集数据（步骤83）。试验完成后，拆卸传感器9及套筒8、固定螺母6及传感器固定螺钉7以备下一次试验使用。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于传感器固定装置的模型箱，包括箱体（1），其特征在于：

所述箱体（1）的上缘设有至少一条定位轨道（2），所述模型箱还包括传感器支架、连接固定件（5），所述传感器支架为贯通式结构，通过连接固定件（5）安装并固定在所述定位轨道（2）上。

2.如权利要求1所述的模型箱，其特征在于：所述传感器支架包括至少一个具有贯通式结构的横梁（3）。

3.如权利要求2所述的模型箱，其特征在于：所述传感器支架还包括至少一个竖梁（4），所述竖梁（4）为贯通式结构，与至少一个所述横梁（3）焊接连接。

4.如权利要求3所述的模型箱，其特征在于：所述竖梁（4）垂直固定于所述横梁（3）上。

5.如权利要求1至4任一项所述的模型箱，其特征在于：所述定位轨道（2）为一中空且有上开口的腔体，定位轨道（2）的上开口的宽度小于腔体的内径，定位轨道（2）的两端设有供所述传感器支架插入的插入孔（11）。

6.如权利要求5所述的模型箱，其特征在于：所述连接固定件（5）为螺栓与螺母、或卡扣。

7.一种采用权利要求1所述的模型箱的传感器固定装置，其特征在于：

所述传感器固定装置还包括用于安装传感器（9）的套筒（8）、用于调节套筒（8）高度的第一固定装置和用于固定传感器（9）与套筒（8）的第二固定装置，所述套筒（8）外径小于传感器支架的间距，可以在传感器支架间滑动。

8.如权利要求7所述的传感器固定装置，其特征在于：所述第一固定装置为固定螺母（6），其尺寸与所述套筒（8）相匹配，所述第二固定装置为固定螺钉（7），所述套筒（8）的侧面分布有至少一个螺孔供固定螺钉（7）伸入。

9.如权利要求7所述的传感器固定装置，其特征在于：所述套筒（8）具有攻丝处理的表面。

10.一种使用如权利要求7所述的传感器固定装置的离心试验方法，包括：

首先，根据试验要求确定传感器（9）需要安装的位置；

然后，固定传感器支架在模型箱的相应位置上，并将所述传感器（9）安装传感器支架上的相应位置，将传感器(9)与离心机数据采集系统连接；

最后将传感器固定装置放入离心机中进行加载并采集数据。

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