CN214066394U - 一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置，包括：三维土压力盒、连接导线和无线传输器，所述三维土压力盒由土压力传感器固定在基座上组成，其特征是：所述三维土压力盒埋置于土体内部，所述三维土压力盒经连接导线和无线传输器连接，所述无线传输器置于土体表层。本实用新型的有益效果是，解决了导线电阻影响测试精度、传输距离受导线限制以及繁琐的导线连接等有线传输存在的诸多问题外，通过三维土压力盒与无线传输器之间的导线连接，消除了土体介质对无线信号的干扰，保证三维土压力盒数据传输的稳定可靠。本实用新型无线传输稳定，抗干扰能力强，应用灵活，实用性好。

Description

一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置。

背景技术

三维土压力盒在岩土工程中的应用，使人们能够通过测试直接获取土体内部的三维应力状态，相较于通过计算获得的土体某点应力状态，三维土压力盒的测试数据更加直观、更加接近实际情况。然而，三维土压力盒采集数据的传输，仍存在以下几点问题，一是传输距离取决于数据导线长度，远距离甚至超远距离数据传输，导线本身的电阻会严重影响测试精度，二是采用导线进行远距离甚至超远距离传输的建设成本较高，周期较长，且导线遭受老化、损坏的风险较大，不利于长期监测。三是采用导线进行远距离传输的过程中需要多次将导线与采集箱进行连接，操作繁琐、误工误时。基于此，中国专利申请号201922144515.X公开的无线式三维土压力盒，在一定程度上解决上述部分问题。然而，该无线式三维土压力装置将无线传输器安装于基座内部并一起埋设于地下，增大了三维土压力基座的尺寸，一定程度上降低了测试精度，同时忽略了土体自身厚度对无线传输信号的干扰，实际传输效果并不理想，实用性不强。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置，将三维土压力盒埋设于土体内部预定深度，并通过数据导线将其与埋设于地表的无线传输器进行连接。使用时，土体内部的三维土压力盒通过土压力传感器进行数据采集，并将采集到的数据经导线传输至无线传输器，无线传输器内部的数据采集模块负责对数据进行接收、滤波；信号转换模块将电信号转换为数字信号，实现有线到无线传输的信号转换；无线传输模块对数字信号进行放大增强后经由无线传输器顶端的信号天线无线传输至外部终端。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置，包括：三维土压力盒、连接导线和无线传输器，所述三维土压力盒由土压力传感器固定在基座上组成，其特征是：所述三维土压力盒埋置于土体内部，所述三维土压力盒经连接导线和无线传输器连接，所述无线传输器置于土体表层，其中：所述无线传输器包括底座、金属圆筒，所述底座内设有供电电池，所述金属圆筒内设数据采集模块、无线传输模块。

其中，所述底座圆心处有一个带有束线螺母的导线通道，所述金属圆筒底部设有电路板。

进一步地，所述电路板设有均匀分布的数据导线接线柱和供电电源接线柱。

进一步地，所述金属圆筒顶部有一预留圆孔，无线信号天线伸出地表层 1-2cm。

此外，所述金属圆筒顶部设有天线预留孔，且与无线信号天线之间设置防水垫圈。

本实用新型的有益效果是：一是将数据采集与无线传输装置进行了小型化与专属化，代替了外部采集箱的集中数据采集与有线传输，使三维土压力盒的布置更加灵活，避免了繁琐的数据导线接线工序，提高了其在不同场景的适用性与现场测试效率。二是保留了三维土压力盒与无线传输器之间的有线连接，克服了已有无线式三维土压力盒的缺点，消除了土体自身对无线信号的干扰，保证了无线信号传输的稳定可靠。三是将无线传输器埋设于地表，采用无线方式将数据传输至电子终端设备，摆脱了导线长度对数据传输距离的限制，实现远距离以及超远距离的数据传输的同时，使所述三维土压力盒可以在如爆炸、冲击等复杂场景中应用，具备良好的经济和安全效益，对岩土工程测试与监测技术具有重大的实用和推动意义。

附图说明

图1为本实用新型一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置在土体中布置的整体示意图；

图2为本实用新型一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置的无线传输器金属圆筒结构示意图；

图3为本实用新型一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置的无线传输器金属圆筒底部结构示意图；

图4为本实用新型一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置的无线传输器的金属圆筒底座俯视图；

图5为本实用新型的无线传输器金属圆筒底座圆心处带有束线螺母的导线通道示意图；

图6为本实用新型的无线传输器的金属圆筒底座外观效果图；

图7为本实用新型的无线传输器的整体外观效果图。

图中：

1-信号发射天线 2-无线传输器 3-数据导线接线柱

4-数据导线 5-土压力盒传感器 6-三维土压力基座

7-土体 8-束线螺母 9-供电电池仓

10-金属圆筒 11-天线预留孔 12-电路板

13-供电电源接线柱 14-供电电池 15-电源导线

16-无线传感器底座 17-外部凸起 18-导线连接通道

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1所示，本实用新型的一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置在土体中的布置，包括无线传输器2、数据导线4以及由土压力传感器5和三维土压力基座6共同组成的三维土压力盒，其中三维土压力盒埋设于土体预定深度，通过数据导线4将其采集到的数据传输到埋设于地表的无线传输器2。

如图2-3所示的是本实用新型的无线传输器2的上部金属圆筒10的正反面示意图，其中左侧为正面，金属圆筒10顶部中心处有一天线预留孔11，方便信号发射天线1伸出金属圆筒10，保证无线信号的稳定传输；右侧为反面，金属圆筒10的底部集成有电路板12，所述电路板12外表面均匀分布有七个数据导线接线柱3与一个供电电源接线柱13。

图4-6所示为本实用新型的无线传输器底座16，其中包括对称分布的两个供电电池仓9和位于圆心处的带有束线螺母8的导线连接通道18，另外，电池仓9之间由电源导线15连接供电电源接线柱13，为上部装置供电。在底座16外围均匀设置有四个金属凸起用以固定上部金属圆筒10。

将无线传输器底座16与上部金属圆筒10组装在一起形成无线传输器2 整体，如图7所示。

本实用新型的一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置的具体实施方法步骤如下：

1)成孔：在土压力测试或监测区域确定某一深度，使用成孔装置向土体内部挖出直径为10cm左右的孔洞。

2)埋设三维土压力盒：将三维土压力盒利用安装探杆放入土孔底部，记录其坐标与朝向后，整理好数据导线4并向内孔洞内填土，一边填土一边在不伤及土压力盒的情况下逐层夯实填入的土体，直至孔中的土体距离地面 10cm左右停止填土。

3)组装无线传输器2：将数据导线4穿过无线传输器底座16中心处的通道18，预留适当长度导线，并拧紧束线螺母8使导线4固定后，分别将数据导线4与数据导线接线柱3对应连接，同时接通电源导线15，组装固定好无线传输器的底座16与上部金属圆筒10，等待下一步埋设。

4)埋设无线传输器：将组装好的无线传输器2竖直埋入地表并使信号发射天线1露出地表2-3cm，保证无线信号被电子终端良好接收即可。

以上结合附图对本实用新型的具体实施过程进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所做的修改、替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置，包括：三维土压力盒、连接导线和无线传输器，所述三维土压力盒由土压力传感器固定在基座上组成，其特征是：所述三维土压力盒埋置于土体内部，所述三维土压力盒经连接导线和无线传输器连接，所述无线传输器置于土体表层。

2.根据权利要求1所述的一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置，其特征是：所述无线传输器包括底座（16）、金属圆筒（10），所述底座（16）内设有供电电池（14），所述金属圆筒（10）内设数据采集模块、无线传输模块。

3.根据权利要求2所述的一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置，其特征是：所述底座（16）圆心处有一个带有束线螺母的导线通道，所述金属圆筒（10）底部设有电路板（12）。

4.根据权利要求3所述的一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置，其特征是：所述电路板（12）设有均匀分布的数据导线接线柱和供电电源接线柱。

5.根据权利要求2所述的一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置，其特征是：所述金属圆筒（10）顶部有一预留圆孔，无线信号天线伸出地表层1-2cm。

6.根据权利要求2所述的一种消除土体干扰的高稳定性无线传输三维土压力装置，其特征是：所述金属圆筒（10）顶部设有天线预留孔，且与无线信号天线之间设置防水垫圈。

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