本发明公布了一种模型试验应变砖传感器加工台及其操作方法，特别适用于加工地质力学模型试验中使用的应变砖传感器，可提高应变砖传感器的制作效率和精度。
背景技术
近年来，地质力学模型试验技术不断完善，据相似理论，选择合适模型材料，通过在模型围岩内部埋设监测传感器，借助测试仪器观测模型围岩应变数据变化规律，进而分析围岩的变形破坏机理，这种研究方法具有直观、简便的优点。目前越来越多的地下工程采用地质力学模型试验的方法进行研究，均取得良好研究效果。
模型试验应变数据获取主要依靠埋设在模型试验台内的应变感器，应变传感器大多为预埋式，应变传感器埋设和模型制作同步进行。为保证模型试验效果，需采用与围岩同种相似材料制作应变砖传感器，因此应变砖传感器的制作效率和精度决定了模型试验的工期和准确性，对实验成败至关重要。
目前，应变砖传感器制作分以下三步进行：（1）根据试验需要，借助专用模具，制作应变砖并风干，应变砖尺寸为边长2~5cm的立方体试块；（2）实验人员利用手工操作，在风干的应变砖表面黏贴三向应变花和接线端子，并使用电烙铁将应变花引线与排线在接线端子上进行焊接；（3）利用万用表检测焊接通路电阻，所有通路电阻在合理范围内，应变砖传感器制作成功。
由于应变砖强度较低，在黏贴应变花和接线端子以及焊接过程中，需反复转动移动应变砖，极易导致应变砖破碎。应变花引线为直径0.05~0.08mm金属导线，极易折断；接线端子边长仅有8mm，在应变砖上焊接应变花引线和排线极其困难。在焊接过程中，不仅要保证引线和导线搭接紧密，准确放置在接线端子上，还需使用焊锡丝和电烙铁，必须两个人紧密配合才能完成。因此应变砖传感器制作难度较大。
普通一维应变砖传感器仅需在应变砖表面黏贴1枚应变花，焊接6根引线，某些复杂试验需要制作三维应变砖传感器，即在1块应变砖上黏贴3枚应变花，焊接18根引线，需消耗大量时间和精力。若有一根引线焊接失败，则此应变砖失效，需重头制作。地质力学模型试验应变砖传感器制作，充斥着广大实验研究人员的辛酸与无奈。传统制作方法，焊接过程中需要人工固定夹持排线，手指距离电洛铁焊头较近，中心温度高达800℃，锡丝融化后易飞溅，烫伤试验操作人员。因此要加快模型试验进度，提高测试精度，必须保证应变砖传感器的制作效率和良品率，目前没有一套专用的工具或设备服务于应变砖传感器的制作，严重影响了模型试验的开展。
在本发明之前，申请号为2016203081306的专利，公布了一种用于快速焊接应变片的设备，其特征在于，设备主体为长方体结构，表面刻有四个圆弧形导线凹槽；凹槽的两端开口，一端连通着正方体结构的应变砖凹槽，放入应变砖、盖上导线盖板后可进行焊接。此专利每个应变砖凹槽连接两个导线凹槽，仅可可在应变砖上焊接2根引线，而一维应变砖传感器黏贴的应变花具有6根引线，且两根引线夹角为45度，此专利不适用于应变花传感器；且此专利应变砖凹槽尺寸固定，仅适合一种应变砖焊接，若应变砖尺寸发生变化，就无法放入凹槽进行焊接。
在本发明之前，申请号为2016111617593的专利，公布了一种便于焊接应变片与导线的简易装置及使用方法，其特征在于，由固定装置、弹簧压片、可滑移托盘和底座组成，其目的是提高应变片与导线的焊接效率，不适用于应变砖传感器的制作。
鉴于此，需要发明一种能够快速制作模型试验应变砖传感器的工具设备及其使用方法，以提高模型试验进度和工作效率。
技术实现要素：
本发明针对现有模型试验应变砖传感器制作方法的不足，提供了一种模型试验应变砖传感器加工台及其操作方法，解决应变砖传感器在制作过程中效率低下、残品率高的问题。
本发明一种模型试验应变砖传感器加工台的构造是：由稳固系统、转动夹持系统和排线固定系统构成，所述的稳固系统由底座、转盘锁键和角度刻线构组成，所述的转动夹持系统由转盘、滑轨、夹板、夹板锁键、夹板垫片和标尺组成，所述的排线固定系统由万向球、转动臂和排线夹组成。
所述的底座是由不锈钢制成的加工台底板，底座四角安装有橡胶防滑垫，用于保持加工台的稳定性，底座中央有圆柱形开口，内有转动轴承，用于安装连接转盘；所述的转盘锁键为底座右下角的金属按键，用于控制转盘的转动，当转盘锁键按下时可手动控制转盘绕转动轴承转动，当松开转盘锁键时转盘锁住，不可转动；所述的角度刻线为置于底座上绕转盘边缘设置的角度线，用于标定和调整转盘的旋转角度，使排线角度、引线角度和操作人员焊接角度保持一致，便于焊接。
所述的转盘为不锈钢制成的圆盘，连接底座的转动轴承，可绕轴承转动；所述的滑轨为转盘上的凹槽开口，两个滑轨为一组，为夹板提供滑动通道，转盘对称布置四组滑轨；所述的夹板为应变砖的夹持板，由不锈钢制成，夹持侧光滑平直，下部安装至滑轨内，可沿滑轨前后移动，转盘上设置四块夹板，从四个方向将应变砖夹持紧固；所述的夹板锁键设置于夹板后部，用来控制夹板移动，当夹板锁键按下时，夹板可沿滑轨前后移动，当夹板锁键弹出时，夹板被锁住，此时夹板固定至转盘上不可移动；所述的夹板垫片是黏贴于夹板和应变砖接触一侧的柔性垫片，当夹板从四个方向夹持应变砖时，夹板垫片可起到缓冲和均匀传力的功能，使夹板和应变砖通过夹板垫片接触紧密；所述的标尺为印刻在滑轨之间的距离尺寸线，与滑轨的走向一致，在已知应变砖尺寸时，通过调节刻度对应变砖进行夹持。
所述的万向球为钢制球形万向接头，可绕其支座进行转动，调节角度，本发明共有三个万向球，与转动臂配合调整排线的夹持角度；所述的转动臂为钢制圆柱形连接杆，本发明共有三个转动臂，与万向球相连接，可绕其转动调整角度；所述的排线夹为固定在转动臂末端的金属夹，可绕转动臂转动，将排线牢固夹持并固定角度，便于排线与应变花引线焊接。
本发明一种模型试验应变砖传感器加工台的操作方法，具体包括以下步骤：
（1）根据应变砖的尺寸，按住夹板锁键，依据标尺的数值，调整夹板在转盘上的位置，将应变砖放至于转盘的中央，并用夹板夹紧；
（2）在应变砖上表面黏贴应变花，按住转盘锁键，调整转盘的角度，在应变砖上表面黏贴接线端子；
（3）将排线绝缘皮去掉并与应变花的引线相连，放置于接线端子上方，将转动臂调整至合适位置，使排线夹固定夹持排线，使用焊锡丝和电烙铁进行焊接，并用万用表检测通路；
（4）一个接线端子的排线焊接完毕后，按住转盘锁键，调整转盘的角度，重复第（3）步的操作，将另外两个接线端子焊接完成，一维应变砖传感器制作完毕；
（5）若制作三维应变砖传感器，仅需将（1~4）步制成的应变砖传感器取下，分别将另外两面黏贴焊接应变花和焊接排线的面朝上，放置至转盘上，并用夹板夹紧固定，重复（2~4）步的操作，直至完成。
本发明一种模型试验应变砖传感器加工台，通过稳固系统、转动夹持系统和排线固定系统的协同工作，可快速制作地质力学模型试验所用的应变砖传感器，其优点为：
（1）本发明的夹板可沿滑轨移动，可夹持不同规格的应变砖，适应性强；
（2）夹板通过夹板垫片将应变砖紧密固定，应变砖受力均匀，应变砖可随转盘转动调整方向，避免了传统制作过程中应变砖的反复挪动，防止应变砖松散破碎；
（3）传统制作方法需要第二个操作人员从中协助，固定排线，本发明利用排线夹固定夹持排线，调整好焊接和夹持角度后，仅由一个人即可完成操作，焊接方便，解放双手提高劳动效率；
（4）使用排线夹固定夹持排线，夹持力度和位置恒定，避免了实验操作人员手工固定排线过程中的力度不匀和手腕抖动等造成的制作误差，同时防止试验人员烫伤，保证人员安全。
附图说明
图1为本发明一种模型试验应变砖传感器加工台示意图。
图2为本发明一种模型试验应变砖传感器加工台正视图。
图3为本发明一种模型试验应变砖传感器加工台左视图。
图4为本发明一种模型试验应变砖传感器加工台俯视图。
图5为本发明制作的一维应变砖传感器示意图。
图6为本发明制作的三维应变砖传感器示意图。
图例说明：1-底座；2-转盘锁键；3-角度刻线；4-转盘；5-滑轨；6-夹板；7-夹板锁键；8-夹板垫片；9-标尺；10-万向球；11-转动臂；12-排线夹；13-应变砖；14-应变花；15-接线端子；16-排线。
具体实施方式
本发明提供了一种模型试验应变砖传感器加工台，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1~图4所示，本发明一种模型试验应变砖传感器加工台，主要由底座1、转盘锁键2、角度刻线3、转盘4、滑轨5、夹板6、夹板锁键7、夹板垫片8、标尺9、万向球10、转动臂11和排线夹12组成。
所述的底座1是由不锈钢制成的加工台底板，底座1四角安装有橡胶防滑垫，用于保持加工台的稳定性，底座中央有圆柱形开口，内有转动轴承，用于安装连接转盘4；所述的转盘锁键2为底座右下角的金属按键，用于控制转盘2的转动，当转盘锁键2按下时可手动控制转盘绕转动轴承转动，当松开转盘锁键2时转盘锁住，不可转动；所述的角度刻线3为置于底座1上绕转盘4边缘设置的角度线，用于标定和调整转盘的旋转角度，使排线角度、引线角度和操作人员焊接角度保持一致，便于焊接。
所述的转盘4为不锈钢制成的圆盘，连接底座1的转动轴承，可绕轴承转动；所述的滑轨5为转盘4上的凹槽开口，两个滑轨为一组，为夹板6提供滑动通道，转盘4对称布置四组滑轨；所述的夹板6为应变砖的夹持板，由不锈钢制成，夹持侧光滑平直，下部安装至滑轨5内，可沿滑轨5前后移动，转盘4上设置四块夹板6，从四个方向将应变砖夹持紧固；所述的夹板锁键7设置于夹板6后部，用来控制夹板6移动，当夹板锁键7按下时，夹板6可沿滑轨5前后移动，当夹板锁键7弹出时，夹板6被锁住，此时夹板6固定至转盘4上不可移动；所述的夹板垫片8是黏贴于夹板6和应变砖接触一侧的柔性垫片，当夹板6从四个方向夹持应变砖时，夹板垫片8可起到缓冲和均匀传力的功能，使夹板6和应变砖通过夹板垫片8接触紧密；所述的标尺为印刻在滑轨5之间的距离尺寸线，与滑轨5的走向一致，在已知应变砖尺寸时，通过调节刻度对应变砖进行夹持。
所述的万向球10为钢制球形万向接头，可绕其支座进行转动，调节角度，本发明共有三个万向球10，与转动臂11配合调整排线的夹持角度；所述的转动臂11为钢制圆柱形连接杆，本发明共有三个转动臂11，与万向球10相连接，可绕其转动调整角度；所述的排线夹12为固定在转动臂11末端的金属夹，可绕转动臂11转动，将排线牢固夹持并固定角度，便于排线与应变花引线焊接。
图5和图6不是本发明的组成结构，而是本发明的加工制作对象，为使本发明的操作方法更加清楚明确，特将一维和三维应变砖传感器及其各部分名称加以说明，结合图1以及图5、图6，本发明一种模型试验应变砖传感器加工台的操作方法，具体包括以下步骤：
（1）根据应变砖13的尺寸，按住夹板锁键7，依据标尺9的数值，调整夹板6在转盘4上的位置，将应变砖13放至于转盘4的中央，并用夹板6夹紧；
（2）在应变砖上13表面黏贴应变花14，按住转盘锁键2，调整转盘4的角度，在应变砖13上表面黏贴接线端子15；
（3）将排线16绝缘皮去掉并与应变花14的引线相连，放置于接线端子上15方，将转动臂11调整至合适位置，使排线夹12固定夹持排线，使用焊锡丝和电烙铁进行焊接，并用万用表检测通路；
（4）一个接线端子15的排线16焊接完毕后，按住转盘锁键2，调整转盘4的角度，重复第（3）步的操作，将另外两个接线端子15焊接完成，一维应变砖传感器制作完毕；
（5）若制作三维应变砖传感器，仅需将（1~4）步制成的应变砖传感器取下，分别将另外两面黏贴焊接应变花14和焊接排线16的面朝上，放置至转盘4上，并用夹板6夹紧固定，重复（2~4）步的操作，直至完成。