CN204594602U - 基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，包括由固定底座和外壳组成的真空室，外壳上穿设有水平的传递管，固定底座上固定连接有竖直的应变梁，在应变梁上安装有应变片，传递管穿入真空室中的部分套设有橡胶帽，橡胶帽具有盲端与开口端，盲端的内侧将所述传递管的管口封闭，盲端的外侧与应变梁的自由端相接触，橡胶帽的开口端与外壳固定连接。本实用新型将压力变化转换成电信号进行测量，提高了测量精度和量程；同时应变片采用电阻应变片，降低制作成本。装置整体结构简单，使用方便易操作，测量精度高且成本低，适合广泛推广使用。

Description

基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量软土地基真空压力的装置，具体涉及真空预压和真空堆载联合预压处理软土地基时的观测装置。

背景技术

在工程中应用真空预压和真空堆载联合预压技术处理软土地基时，现场真空度的测量是工程检测的重要内容，可为工程的检测分析和施工技术研究提供资料。目前工程中普遍采用弹簧管式真空表测量真空度，测量装置一般由真空度测头、真空表和软管组成。在施工前，需从所要测真空压力的土层处埋设真空管并一直延伸至地面与真空表相连，将土层里的压力通过真空管传至地表，再用真空表测量并监测土层中真空压力的大小及传递规律。然而，由于工程现场条件复杂，尤其是埋设在土体中容易受到横向土压力的影响，甚至由于土体变形使真空管受到挤压破坏，所以这种测量效果并不理想，结果容易出现偏差，且真空管埋设在土中，出现各种意外情况不方便进行处理，影响施工监测；另外真空表的指针读数人为误差大，会影响到对监测结果的正确评价。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，以避免测量中的干扰，提高测量精度。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，。包括真空室本体，其特征在于：所述真空室包括固定底座和外壳，所述外壳上穿设有水平的传递管，固定底座上固定连接有竖直的应变梁，所述应变梁上安装有应变片，所述传递管穿入真空室中的部分套设有橡胶帽，所述橡胶帽具有盲端与开口端，所述盲端的内侧将所述传递管的管口封闭，所述盲端的外侧与应变梁的自由端相接触，所述橡胶帽的开口端与外壳固定连接。

优选地，所述真空室本体的外表面具有防水涂层，使用时起到防腐蚀防水的作用。

优选地，所述应变片为电阻应变片，所述电阻应变计通过导线接入差动全桥电路，差动全桥电路使用直流电流，可以消除非线性误差，而且可以提高电桥电压的灵敏度，同时还具有温度补偿作用。与外部检测装置相连，外部检测装置包括后续仪表放大器进行放大，再由处理电路（A/D转换和CPU）处理和显示，可以测量出电信号的变化。

优选地，所述底座、外壳和传递管为刚体，使用时可以不计压力作用下的变形，防止在内外压力差作用下变形甚至破坏。

优选地，所述应变梁为弹簧钢应变梁，作为弹性敏感元件。

优选地，所述应变梁的截面为矩形，所述传递管位于矩形界面的长边一侧。在压力作用方向上为矩形长边，刚度较小能产生明显的变形，在另一主轴方向为矩形短边，刚度大不计变形。

优选地，所述传递管的内径为1cm，管径较大保证压力的传递，提高测量精度。

优选地，所述应变片的数量是四个，两两并排分别贴于在应变梁中部的受拉区和受压区。

优选地，橡胶帽选用延展性好的橡胶，使其封闭端能与应变梁全面接触，且压力能更加均匀的传递到应变梁。

有益效果：本实用新型利用装置内外压力差产生的压力作用于应变梁上，贴于梁上的应变片检测到变形后转换成电信号，经过处理测得真空压力，具备以下显著的优势：

1.将压力变化转换成电信号进行传输检测，避免了传统方法使用真空管传递真空压力时易受土压力及土体变形的影响，测量结果更加精确，且测得的真空压力的读数为数字读数，避免了指针读数的误差；

2.应变片灵敏度高，能检测到更小的压力变化，提高了测量精度，且应变片接入差动全桥电路能抵消温度的影响，因此装置能更好的适用于不同施工条件；

3.多个该装置能与同一检测装置相连，同时测得不同土层深处的真空压力，提高了测量效率且节省了设备成本。

除了上面所述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本实用新型的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例的装置结构图；

图2是本发明实施例中应变片的安装位置示意图；

图3是本实用新型实施例中应变片的电路图；

图中：1固定底座，2应变梁，3应变片，4传递管，5橡胶帽，6导线，7外壳。

具体实施方式

实施例：

本实施例的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置的结构如图1所示，包括设置在装置底部的固定底座1，作为装置外部结构的外壳7，一端固定在所述底座1一端自由的应变梁2，贴于所述应变梁2两侧的应变片3，导线6连接所述应变片3和外部检测装置，设置在装置上部一侧的传递管4，套在所述传递管4外侧且一侧封闭的橡胶帽5，所述橡胶帽5封闭端与梁的自由端相接触。

在使用之前应先对装置进行气密性检查，再检查应变片与应变梁的接触情况和电路连接的正确性，保证本实用新型的正常使用。检查完成后，将装置分别预先埋设在所要测量真空压力的土层深处。

初始条件下装置内部为真空，即绝对压力为零，传递管开口端与外界相连，气压为大气压，外界大气压与装置内部存在气压差，该气压差形成的压力经传递管由橡胶帽端部直接作用在应变梁上，所以初始条件下应变梁存在变形。在真空预压或真空堆载联合预压施工前，将装置分别预先埋设在所要测量真空压力的土层深处，并可将多个测量装置同时与同一检测装置相连方便压力测量。当土体抽真空后，压力变小，使得装置内外的气压差变小，同时由橡胶帽端部作用在应变梁上的压力也变小，应变梁在较小的压力作用下恢复一部分的变形，贴于梁两侧的应变片检测到梁变形的变化，产生一个变化的电信号，经过后续仪表对信号的放大及数模转换等处理后将电信号输出，再将变化值转换成测量土层深度处的真空压力值并在显示器上显示。由于可将多个测量装置连接到同一检测装置，观测人员可在显示器上同时记录多处土体的真空压力。

应变梁上应变片的布置具体见图2。应变梁两侧布置四个阻值相等的应变片，R1，R4应变方向相同均为受拉，R2，R3应变方向相同均为受压，应变相同的应变片分别接入相对桥臂构成差动全桥电路并与外部的检测装置相连，具体全桥电路的连接见图3 ，其输出电压为：

式中：U为输出电压；ε ₁ 、ε ₂ 、ε ₃ 、ε ₄ 为分别为第一、第二、第四应变片的应变；K为应变片的灵敏度系数；R ₁ 为应变片电阻；E为直流电源的工作电压。

测量结束后，将装置从埋设处取出并将外表面擦拭干净，尤其注意清洗传递管处残留的土渣，方便装置的后续使用。需要注意的是，导线连接应变片和检测装置，电路的连接比较复杂，应在电路连接正确的情况才能通电使用，以确保测量的安全。

以上结合附图对本实用新型的实施方式做出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本实用新型的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，包括真空室本体，其特征在于：所述真空室包括固定底座和外壳，所述外壳上穿设有水平的传递管，固定底座上固定连接有竖直的应变梁，所述应变梁上安装有应变片，所述传递管穿入真空室中的部分套设有橡胶帽，所述橡胶帽具有盲端与开口端，所述盲端的内侧将所述传递管的管口封闭，所述盲端的外侧与应变梁的自由端相接触，所述橡胶帽的开口端与外壳固定连接。

2.根据权利要求1所述的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，其特征在于：所述真空室本体的外表面具有防水涂层。

3.根据权利要求1所述的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，其特征在于：所述应变片为电阻应变片，所述电阻应变计通过导线接入差动全桥电路。

4.根据权利要求1所述的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，其特征在于：所述底座、外壳和传递管为刚体。

5.根据权利要求1所述的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，其特征在于：所述应变梁为弹簧钢应变梁。

6.根据权利要求1所述的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，其特征在于：所述应变梁的截面为矩形，所述传递管位于矩形界面的长边一侧。

7.根据权利要求1所述的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，其特征在于：所述传递管的内径为1cm。

8.根据权利要求1所述的基于压力传感器原理测量软土地基真空压力的装置，其特征在于：所述应变片的数量是四个，两两并排分别贴于应变梁中部的受拉区和受压区。