非受力面为不变形的钢板。
[0030] 每个螺旋形微流道5内接入同轴馈线4,从盒体1顶点穿出。本实例中，每个有机聚 合物圆柱体3上的同轴馈线4在盒体汇合成一束后从一个顶点穿出。外部电路通过接入的同 轴馈线4给液态液态金属馈电，使每对螺旋形微流道5内的液态金属构成相应的天线，福射 出电磁波。
[0031] 如图3所示，有机聚合物圆柱体3上设有螺旋形微流道5。有机聚合物圆柱体3的制 作过程如下：
[0032] (1)如图4所示，制备金属丝螺旋柱模具6,并制备一个圆柱形的空屯、模具；
[0033] (2)将金属丝螺旋柱模具放入圆柱形的空屯、模具内，并将金属丝螺旋柱模具紧贴 空屯、模具内壁粘接固定，在金属丝螺旋柱模具和空屯、模具内壁涂上脱模剂，然后填充胶状 有机聚合物溶液，待有机聚合物固化后，按螺旋方向旋转取出有机聚合物圆柱体，有机聚合 物圆柱体的柱面上得到一个螺旋形微流道凹槽；
[0034] (3)如图4所示，在有机聚合物圆柱体3表面紧贴上一圈有机弹性薄膜7,使螺旋形 微流道凹槽密封形成螺旋形微流道5;
[0035] (4)通过螺旋形微流道一端开口向微流道内注入液态金属，螺旋形微流道填充满 液态金属后，将微流道两端开口用薄膜密封，并在其中一端的薄膜上开孔；
[0036] (5)将同轴馈线接入到薄膜开孔；
[0037] (6)对开孔进行密封。
[003引实施例
[0039] 采用本发明测试Ξ向应力，包括W下步骤：
[0040] 步骤1、将本发明布设在待测的岩体或±体中
[0041] 在待测的岩体或±体中钻孔至预设测试点处，将本发明的Ξ向压力传感器固定在 连接杆上，送到预设测试点；本发明为十二面体形状，六个受力面成116.5%各受力面在受 到压力后会变形，从而改变本发明的的液态金属天线发射出的频率。
[0042] 步骤2、测定并接收各方向的频率
[0043] 如图5所示，扫频信号源产生变化频率的正弦电信号;幅值测量电路测得的电信号 幅值与扫频信号一起输入自动增益控制电路进行比较，将比较后的信号经过放大电路放 大;特定频段的电信号通过滤波器后由信号发射电路转化为电磁波信号，它含有谐振线圈 和由馈电同轴线连接的液态金属天线，该特定频段电信号由液态金属天线发射，并通过谐 振线圈接收返回信号，返回信号与原电信号进行叠加;谐振检波电路记忆信号峰值，检测出 峰值谐振点，W此作为中断信号；当特定频段中某一频率电信号与发生形变的液态金属天 线的自身频率一致时，谐振线圈上获得最大电信号，频率计数电路精确地计量通过的最大 电信号时的频率，该频率值就等于液态金属天线的固有频率值。幅值测量电路测得检波电 路中电信号的幅值，传送给自动增益控制电路作为反馈信号；
[0044] 步骤3、传输收集到的频率
[0045] 采用无线收发装置将接收机采集到的各组频率值传输到PC端；
[0046] 步骤4、数据分析
[0047] 在PC端接收到频率数据后，建立并更新数据库，并将得到的不同时段的各组数据 代入到测试原理公式中，从而计算得出测试点的Ξ维应力状态。
[004引测试点Ξ维应力的测试原理公式推导如下：
[0049] 如图5所示，在立维空间中，本发明的某受力面与直线0A垂直。则0A在x、y、z^个坐 标轴方向上的投影l、m、n分别为：
[0050] / = sine) cos ^9
[0051] m = sin()'sin^
[0052] n = cos5
[0化3]其中δ为直线OA与z轴的夹角，为直线OA在平面xOy上的投影与X轴的夹角，运里 将它们通称为方位角。若已知一点的应力状态为
[0化4]
[0化5]其中，σχ、σy、σz表示正应力，σχy、σχz、Oyx、Oyz、Ozx、Ozy表示剪应力，且σχy = σyχ，σχz = 〇ζχ，σ口 = 〇zy。所W共有六个应力分量。
[0化6] 则0A方向的正应力为On;
[0化7] 〇n=〇xl2+〇ym2+〇zn2+化 xylm+化 yzmn 巧 Ozxnl
[005引也就是说，任意方向的正应力都可W得到。设六个不同方向上的正应力为化，贝。 [0化9] (5k = 〇xlk2+〇ymk2+〇znk2+2〇xylkmk+化yzmknk+2〇zxnklk
[0060] 其中k = l，2,3,4,5,6。也可W将运个式子写成矩阵形式，即
[0061]
[0062] 通过上述公式就能计算得到测试点的Ξ维应力状态。（参考文献维应力计的工 作原理及误差分析，张宏，李顺群等，±木建筑与环境工程，2015年4月）
[0063] 在待测体的测试点处放置本发明的一个Ξ向压力传感器，Ξ向压力传感器内可压 缩圆柱体中螺旋形液态金属微流道的变形，使装置的液态金属天线频率发生变化，通过天 线频率收发装置，采集到各个频率，从而间接测得待测体的各方向压力，通过公式运算得到 测试点的Ξ向应力状态，从而实现远程测量及实时监测。
【主权项】
1. 一种正十二面体的三向压力传感器，其特征是:包括有盒体（1)，其特征是:盒体（1) 为正十二面体，盒体(1)相邻六个面为受力面(2)，在每个受力面(2)与其相对面之间各夹装 有两个有机聚合物圆柱体(3 )，有机聚合物圆柱体(3 )上具有螺旋形微流道(5 )，螺旋形微流 道(5)内充满液态金属，螺旋形微流道(5)内的液态金属通过同轴馈线(4)馈电。2. 根据权利要求1所述的正十二面体的三向压力传感器，其特征是：受力面为钢膜，非 受力面为钢板。
【专利摘要】本发明公开了一种正十二面体的三向压力传感器，它包括有盒体（1），盒体（1）为十二面体，盒体相邻的六个面为受力面（2），在每个受力面（2）与其相应对面之间各夹装有两个有机聚合物圆柱体（3），有机聚合物圆柱体（3）上具有螺旋形微流道（5），螺旋形微流道（5）内充满液态金属，螺旋形微流道（5）内的液态金属通过同轴馈线4馈电。本发明通过天线频率接收装置测得土体或岩体的压力，实现远程监测及测量土体或岩体的压力情况。本发明的优点是：能够一次测量得到的六个应力分量，不用调节角度来得到六个分量，操作简便，并提高了测量精度；能够实时远程监测三向压力，提高了检测的准确性、可靠性。
【IPC分类】G01L5/00
【公开号】CN105628279
【申请号】CN201610074376
【发明人】周小平, 肖睿胤, 程浩
【申请人】重庆大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月2日