轮辐式分级压力检测装置的制作方法

本发明涉及压力传感器技术领域，特别涉及一种轮辐式分级压力检测装置。

背景技术：

随着国家经济和科技水平的快速发展，出现了越来越多的土建、水利、交通等大型建设工程，而确保各建设工程安全运行的关键内容之一即为通过大型土工试验准确获取岩土材料的力学参数。在土工试验中，三轴试验机已成为测量岩土材料力学参数的主要仪器，三轴试验的初始阶段荷载较小，但峰值荷载远大于初始荷载，在整理力学参数时，初始阶段荷载和峰值荷载的测量精度直接影响力学参数的准确性。

目前，大型土工试验荷载数值的测量装置主要有量力环和电子压力传感器两种，但其均存在以下问题：1、采用精度较高的荷载测量装置，当荷载较小时，能够保证测量精度，但不能满足试验对荷载测量装置量程的要求，不能获得试验全过程的荷载数据；2、采用量程较大的荷载测量装置，能够满足试验全过程对荷载测量装置量程的要求，不过其初始阶段小荷载测量精度较差，而初始阶段的压力往往有非常重要。

因此，有必要对现有荷载测量装置进行改进，以解决大型土工试验中常规荷载测量装置不能同时满足精度和量程要求的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种轮辐式分级压力检测装置，以以解决现有大型土工试验中常规荷载测量装置不能同时满足精度和量程要求的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种轮辐式分级压力检测装置，其包括：

装置主体，于所述装置主体的一端设有固定部；

感应机构，相对于所述固定部，设置于所述装置主体的另一端，所述感应机构包括多个嵌套于一起的具有受力探头的感应单元，靠内侧的任一所述感应单元的受力探头滑动探出与其相邻的靠外侧的所述感应单元的受力探头外，且于外部压力下，靠内侧的所述感应单元的受力探头因向所述装置主体一侧的压入位移，而可抵压在与其相邻的靠外侧的所述感应单元的受力探头上；

检测机构，设于所述感应机构上，且所述检测机构包括分别设置在各所述感应单元上的、以构成对各所述感应单元的屈服变形进行感应的检测单元。

进一步的，由最内侧的感应单元向外，各所述感应单元的刚度变大。

进一步的，所述感应单元由一端固连于所述装置主体上，并呈环状布置的多根均匀排布的感应杆构成，所述受力探头为相对于所述装置主体、固连在各所述感应杆另一端之间的为盘状的块体，且于任意相邻的两所述受力探头中，靠内侧的所述受力探头具有穿设在靠外侧的所述受力探头中的第一块体，以及与所述第一块体固连、并位于靠外侧的所述受力探头外的第二块体。

进一步的，所述第一块体的沿所述感应单元压入位移方向的高度为：与该所述第一块体相邻的靠外侧的所述受力探头的高度+该所述第一块体所固连的感应单元的屈服变形量-与该所述第一块体相邻的靠外侧的受力探头所固连的感应单元的屈服变形量。

进一步的，所述感应杆为圆杆，所述受力探头的截面为圆环形。

进一步的，所述感应杆为钢质的。

进一步的，所述第二块体的外径和与该所述第二块体相邻的靠外侧的所述受力探头的外径相等。

进一步的，所述固定部为固连于所述装置主体上的螺杆。

进一步的，所述检测单元为贴设于各检测单元上的应变片。

进一步的，所述感应单元为嵌套设置的两个。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明的轮辐式分级压力检测装置通过具有多个感应单元的感应机构的设置，可由多个感应单元的逐步、协同工作，共同完成荷载数值的测量工作；在荷载较小的初始阶段，可仅由单个刚度较小的感应单元工作，以有效提高测量精度，而随着荷载的增加，可由不同刚度的感应单元逐步参与协同工作，以能够应对大量程测力，而能够有效避免小刚度测力环量程不足的问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的轮辐式分级压力检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的感应杆的排布示意图；

附图标记说明：

1-顶板，2-螺杆，3-第一感应杆，4-第二感应杆，5-第一受力探头，6-第二受力探头，61-第一块体，62-第二块体，7-应变片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明涉及一种轮辐式分级压力检测装置，其包括一端设有固定部的装置主体，还包括相对于固定部设于装置主体另一端的感应机构，以及设置在该感应机构上的检测机构。其中，感应机构包括多个嵌套于一起的具有受力探头的感应单元，且靠内侧的任一感应单元的受力探头滑动探出与其相邻的靠外侧的感应单元的受力探头外，并于外部压力下，靠内侧的感应单元的受力探头因向装置主体一侧的压入位移，而可抵压在与其相邻的靠外侧的感应单元的受力探头上。检测机构则具体包括分别设置在各感应单元上的、以构成对各感应单元的屈服变形进行感应的检测单元。

本发明的轮辐式分级压力检测装置通过具有多个感应单元的感应机构的设置，可由多个感应单元的逐步、协同工作，共同完成荷载数值的测量工作；在荷载较小的初始阶段，可仅由单个刚度较小的感应单元工作，以有效提高测量精度，而随着荷载的增加，可由不同刚度的感应单元逐步参与协同工作，以应对大量程测力，而能够有效避免小刚度测力环量程不足的问题。

基于如上的设计思想，本实施例的轮辐式分级压力检测装置的一种示例性结构如图1所示，其中，本实施例以感应机构的感应单元为嵌套于一起的两个进行说明，而感应单元采用其它数量时的装置结构及其工作机理均与下文所述相同，本实施例将不再进行赘述。本实施例中，前述的装置主体为块状的顶板1，设置于装置主体上的固定部则为固连在顶板1一侧的螺柱2，而设于固定板1另一侧的感应机构中的两个感应单元均由呈环形的轮辐状均匀布置的多个感应杆构成，各感应单元中的受力探头也即相对于顶板1固连在相应的各感应杆的另一端之间。

为便于描述，本实施例中两个感应单元内的感应杆分别称之为第一感应杆3以及第二感应杆4，且第一感应杆3靠外侧布置，而第二感应杆4靠内侧布置，同时，第一感应杆3也相较于第二感应杆4具有更大的直径，以此使得由内侧向外，嵌套布置的各感应单元的刚度为增大设置，从而由内及外，感应单元的量程变大。

本实施例中作为一种优选，第一感应杆3和第二感应杆4均设计为圆杆，而且两者也均为钢质结构，其中第一感应杆3的直径可为2cm，第二感应杆3的直径则为1.5cm。而在位置排布上，也如图2中所示，使得多个第一感应杆3和第二感应杆4相互交错布置，以此可在压力检测时获得更好的测量效果。本实施例中各感应单元中的受力探头则为固连于相应感应杆端部间的为盘状的块体，且为便于描述，对应于第一感应杆3的称之为第一受力探头5，与第二感应杆4固连的则称之为第二受力探头6。

其中，第二受力探头6滑动探出第一受力探头5外，且在指向于顶板1一侧的外部压力下，第二受力探头6的探出端可抵压在第一受力探头5上。具体结构上，本实施例中第一受力探头5为环形结构，第二受力探头6则具有穿设于第一受力探头5中心的第一块体61，以及与第一块体61固连，并位于第一受力探头5外的第二块体62。此外，相对于第二块体62，在第一块体61的另一端也形成有搭接在第一受力探头5上的径向外伸的凸缘，而于第一块体61和第二块体62上也可设置贯穿第二受力探头6布置的通孔，以使第二受力探头6也为环形结构，从而能够在各第二感应杆4的内侧增设其它感应单元。

本实施例中在结构设计上，第二受力探头6中的第一块体61沿感应单元压入位移方向的高度，也即以图1中所示方位为基准，第一块体61的竖向高度为：第一受力探头5的竖向高度+由各第二感应杆4所构成的感应单元的屈服变形量-由各第一感应杆3所构成的感应单元的屈服变形量。如此设计可保证在压力检测时，各感应单元能够随着被检测压力的增加而进行很好的进行衔接，以避免对内侧量程较小的感应单元造成损坏。

本实施例中对应于前述第一感应杆3及第二感应杆4的尺寸，优选的第一受力探头5的竖向高度为3cm，其外径为22cm，内径则为10cm，而第而受力探头6中的第一块体61的外径为9.5cm，竖向高度为5cm，第二块体62的竖向高度为3cm，外径则与第一受力探头5的外径一致同为22cm。当然，除了采用上述各尺寸，第一受力探头5，第一块体61和第二块体62构成的第二受力探头6，以及第一感应杆3和第二感应杆4也可设计为其它尺寸。此外，各感应杆除了为圆杆，其截面也可为方形或三角形等，且感应杆除了为钢质材料，其也可采用其他具有较好弹性系数的金属制成，而第一受力探头5与第二受力探头6除了为圆环形的盘状，两者亦可设置为方形或三角形的盘状块体。

本实施例中前述的设置于各感应单元上，以对各感应单元的屈服变形进行感应的检测单元分别为贴设在第一感应杆3及第二感应杆4上的应变片7，各应变片7采用现有结构便可，其与外部信号采集设备连接，以可将各感应杆的屈服变形量转变为电信号，而与各感应杆的刚度系数结合，换算得出所检测的压力值。

本实施例的轮辐式分级压力检测装置在使用时，通过螺柱2将检测装置安装在反力架上，并将各应变片7连接于外部信号采集设备上，然后便可开始对压力的检测，检测中，在小量程情况下，仅由小量程的第二感应杆所对应的第二受力探头6工作，其精度和该精度的测量范围由小量程的第二感应杆4构成的感应单元确定。在大量程情况下，第二受力探头6抵压在第一受力探头5上，此时大量程的第一感应杆3构成的感应单元也参与检测，而与小量程的感应单元协调工作，共同分担检测压力，其精度和量程则由小量程和大量程感应单元共同确定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。