CN104482854A - 阵列式径向变形传感器 - Google Patents

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Abstract

一种阵列式径向变形传感器，包括底座、设在底座上的多根刚性过渡梁，多根刚性过渡梁上连接有非等长度的弹性悬臂梁，刚性过渡梁与弹性悬臂梁的连接处设有可使弹性悬臂梁在受弯时实现上下滑动的滑动联接装置，所述的弹性悬臂梁上间隔设有多个分段紧固环，弹性悬臂梁与刚性过渡梁联接处设有全桥测量方式的电阻应变片。利用梁自由端水平变位受弯引起固定端应变变化的原理间接完成试样径向变形测量，通过圆周阵列式组合不同长度弹性悬臂梁实现被测试样不同高度处的径向变形测量。该阵列式径向变形传感器具有材料来源广泛，制作安装简单，抗温度干扰能力强，在土工三轴试验中具有广阔的应用前景。

Description

阵列式径向变形传感器
技术领域
本发明涉及一种变形传感器，尤其是一种适用于三轴试验中土体径向变形分布测量的阵列式向变形传感器，用于非均质土体径向变形分布与演化规律测量。
背景技术
受端部摩擦影响，完全均质土样在三轴试验中通常会呈现非均匀的径向变形分布，而对于非均质土而言，即便在不考虑端部效应前提下也会呈现非均匀的径向变形分布。
三轴试验中土体变形测量通常有两种：接触式测量(各类局部变形传感器)和非接触式测量(如激光、数字照相、红外热辐射成像等)。基于局部变形传感器的接触式测量只能获得试样一点的径向变形。非接触测量要透过压力室内液压介质和压力室壁，对于具有透明液压介质(如水)和透明压力室(如有机玻璃)的试验具有显著的优越性，但对于高压冻结环境(不透明硅油和刚性压力室)和压力室内多物理量测试装置排列带来的视觉干扰，非接触式测量就难以与接触式测量的优越性媲美。
发明内容
本发明的目的在是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、制作安装简单、抗温度干扰能力强，且能够满足非均质土体变形分布测量的阵列式径向变传感器。
为实现上述目的，本发明的阵列式径向变形传感器，包括底座、设在底座上的多根刚性过渡梁，多根刚性过渡梁上连接有非等长度的弹性悬臂梁，刚性过渡梁与弹性悬臂梁的连接处设有可使弹性悬臂梁在受弯时实现上下滑动的滑动联接装置，所述的弹性悬臂梁上间隔设有多个分段紧固环，弹性悬臂梁与刚性过渡梁联接处设有全桥测量方式的电阻应变片。
所述的滑动联接装置包括滑块和固定滑块的滑动销钉；所述的分段紧固环由多个柔性硅橡胶条串联而成；所述的底座和分段紧固环由合金铝制作；所述刚性过渡梁由不锈钢材制作；所述的悬臂梁由弹性材料制作。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明通过在弹性悬臂梁与刚性过渡梁连接处设有全桥测量方式的电阻应变片，利用梁自由端水平变位受弯引起固定端应变变化原理，间接实现被测试样径向变形测量，通过圆周阵列式组合不同长度弹性悬臂梁实现被测试样不同高度处的径向变形测量，通过改变弹性悬臂梁上两下端与邻接部件的连接方式实现其与被测试样相对位置固定。其结构简单、操作方便、制作安装简单、抗温度干扰能力强，具有很强的实用性。
附图说明
图1为阵列式径向变形传感器主视结构示意图；
图2为阵列式径向变形传感器俯视结构示意图；
图3为滑动联结装置的正视图；
图4为滑动联结装置的俯视图；
图5为分段紧固环平面图。
图中：底座-1，弹性悬臂梁-2，滑动联结装置-3，刚性过渡梁-4，分段紧固环-5，螺钉-6，电阻应变片-7，滑动销钉-8，柔性硅橡胶条-9。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的阵列式径向变形传感器，主要由底座1，非等长弹性悬臂梁2，滑动联接装置3，刚性过渡梁4，分段紧固环组成5。底座1上设有多根刚性过渡梁4，多根刚性过渡梁4上连接有非等长度的弹性悬臂梁2，刚性过渡梁4与弹性悬臂梁2的连接处设有可使弹性悬臂梁2在受弯时实现上下滑动的滑动联接装置3，滑动联接装置3包括滑块和固定滑块的滑动销钉8。所述的弹性悬臂梁2上间隔设有多个分段紧固环5，弹性悬臂梁2与刚性过渡梁4联接处设有全桥测量方式的电阻应变片7；所述的分段紧固环5由多个柔性硅橡胶条9串联而成；所述的底座1和分段紧固环5由合金铝制作。刚性过渡梁4与底座1通过螺钉6紧固。弹性悬臂梁2上端与分段紧固环5外表面通过螺钉6连接固定，弹性悬臂梁2下端则通过滑动联接装置3与刚性过渡梁4滑动连接。从而在保持与被测试样相对位置固定同时实现不同高度处径向变形的测量。底座1和分段紧固环5由合金铝制作；刚性过渡梁4由不锈钢材制作；悬臂梁2由弹性材料制作。刚性过渡梁与底座通过螺钉6紧固；分段紧固环5通过柔性硅橡胶条9串联。弹性臂梁2上端与分段紧固环5外表面通过螺钉6连接固定，弹性悬臂梁2下端则通过滑动联结装置与刚性过渡梁滑动连接
工作原理：在试样不同高度处分别固定用硅橡胶条串联的分段紧固环，使得被测试样与紧固环接触但不受力；将阵列式径向变形传感器底座安设在压力室底座上，并使得不同长度弹性悬臂梁与紧固环通过螺钉固定；压缩试样，弹性悬臂梁在弯曲受力同时发生竖直方向的滑动，从而在保持与被测点相对位置固定同时实现径向变形多点测量。

Claims (6)

1.一种阵列式径向变形传感器，其特征在于：它包括底座（1）、设在底座（1）上的多根刚性过渡梁（4），多根刚性过渡梁（4）上连接有非等长度的弹性悬臂梁（2），刚性过渡梁（4）与弹性悬臂梁（2）的连接处设有可使弹性悬臂梁（2）在受弯时实现上下滑动的滑动联接装置（3），所述的弹性悬臂梁（2）上间隔设有多个分段紧固环（5），弹性悬臂梁（2）与刚性过渡梁（4）联接处设有全桥测量方式的电阻应变片（7）。
2.根据权利要求1所述的一种阵列式径向变形传感器，其特征在于：所述的滑动联接装置（3）包括滑块和固定滑块的滑动销钉（8）。
3.根据权利要求1所述的一种阵列式径向变形传感器，其特征在于：所述的分段紧固环（5）由多个柔性硅橡胶条（9）串联而成。
4.根据权利要求1所述的一种阵列式径向变形传感器，其特征在于：所述的底座（1）和分段紧固环（5）由合金铝制作。
5.根据权利要求1所述的一种阵列式径向变形传感器，其特征在于：所述刚性过渡梁（4）由不锈钢材制作。
6.根据权利要求1所述的一种阵列式径向变形传感器，其特征在于：所述的悬臂梁（2）由弹性材料制作。
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