专利名称：锚索锚固质量检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，特别是涉及一种专用锚索锚固质量检测传感器。
背景技术：
岩土工程中采用锚索锚固技术，能充分调动和提高岩土体的自身强度和自稳能力，有效缩小结构物体积和减轻结构物自重，显著节约工程材料，有利于施工安全，已经成为提高岩土工程稳定性和解决复杂的岩土工程问题最经济最有效的方法之一。目前，广泛应用于矿山、交通、水利水电、地质等隧道、边坡、山体加固工程中的锚索形态各异，其施工工艺和锚索长度相差较大。矿山、交通行业中的隧道、巷道锚索长度较短，一般为30m左右，而水电工程边坡、大型洞室(如地下厂房)采用的锚索较长。因此，为保证工程长期安全，针对水利水电工程锚索特点，开展锚索锚固质量弹性波无损检测技术应用研究是十分必要 的。目前，锚固质量检测评价主要方法有两种一种方法为拉拔试验，另一种方法为弹性波检测技术。拉拔试验属于静力法试验及破坏性检测，检测周期长，检测费用高，尤其是试验结果不能反映锚固质量的控制性参数，如锚固体长度、注浆密实度等，不适应工程检测发展的要求；为克服静力法试验的缺陷，快速、无损的弹性波检测技术已经在锚杆锚固质量检测中得到广泛应用。接收传感器位，锚杆锚固质量弹性波反射法无损检测技术是通过超磁伸缩换能器在锚杆外露端激发声信号，固定在锚杆顶端的压电传感器接收反射波的观测方式来检测和评价锚杆的锚固质量。该检测技术适用于锚杆长度有限。但随着工程的巨型化和快速化，要求长大距离锚固，锚索锚固技术得到了相应发展与应用，锚索锚固技术使用的锚索长度在交通、矿山等工程一般为30m左右，而在水电工程中，锚索长度较长，一般为50-80m。，锚杆无损检测技术应用到锚索质量检测中遇到了干扰信号强、有效信号弱等问题。在锚索无损检测技术和方法研究中，湖南科技大学、中国矿业大学研究锚索的单向拉伸力学特性与锚杆的异同，建立预应力锚索的纵向振动力学模型，主要用于分析应力波在锚索内的传播规律，并利用应力波法进行锚索锚固质量现场检测；福建省机械科学研究院把应力波法应用到某公路边坡锚索长度检测中。从检索文献看，锚索长度和锚固段注浆密实度无损检测技术主要采用弹性应力波法，并生产了基于弹性波反射法的锚索无损检测仪。也有电磁波法等其它工程物探方法来检测锚索锚固质量，但仅限于理论研究，没有付诸工程实践。在锚索锚固质量弹性波反射法无损检测中，激发的弹性波在锚固体内传播，由于波前扩散损失、传播介质对波吸收损失等原因，弹性波信号即有效信号一般变得比较微弱，且往往被干扰信号所覆盖。对接收信息经滤波等常规数据处理方法处理后，往往难以有效提取波阻抗界面引起的反射波信息。由此，针对锚索锚固质量的检测遇到接收的信号比较微弱，有较大的干扰信号问题，工程技术人员研究和开发一种适用于锚索锚固质量检测的专用传感器，试图将原始信号底端反射波识别困难，经滤波、放大处理后，在底部反射波到达之前的干扰波也被放大，
有效压制干扰信号，有效弱反射波信号幅度明显增强。
发明内容本实用新型的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种检测锚索低频振动声波信号强、分辨率高，余震短的压电传感器，有效地解决锚索锚固质量检测有效信号能量弱和高频干扰信号能量大的问题。本实用新型解决其技术问题采用以下技术方案一种锚索锚固质量检测传感器， 包括底座、安装在底座上的外壳及盖子，主要是所述的底座为中空的，锚索穿入其中，紧固螺钉将底座固定在锚索上，压紧螺母将质量块、电极片、压电陶瓷压紧在底座上。所述压电陶瓷片接引线及电缆，电极片接引线及电缆。所述底座上套有绝缘套管，再用压紧螺母将质量块、电极片、压电陶瓷压紧在底座上。、[0012]而且，所述压紧螺母将质量块、电极片、压电陶瓷压紧在底座上，并由密封胶封粘， 壳体内灌注吸声胶，并由盖子密封。而且，所述紧固螺钉为两个相互垂直设置，将底座固定在锚索上。而且，所述紧固螺钉至少为两个或两个以上，将底座固定在锚索上。本实用新型与现有技术相比还具有以下的主要优点I、由于本实用新型传感器采用设置两个相互垂直的紧固螺钉装置，紧固螺钉设置至少两个或两个以上，将传感器底座紧固在锚索钢绞线上，当弹性波在锚索中传播时就会产生质点振动，弹性波传递到底座处时，质点振动就会被传递到底座上，便于底座上设置的传感器转换传输信号，更适合长锚索检测的信号的接收。3、由于采用在底座上设置有陶瓷片和电极片，当底座有弹性波质点振动时，陶瓷片和电极片构成正负电极，将底座的质点振动转换为电荷，即将振动信号变为电信号，以获得锚索检测的低频振动的电信号；而且，陶瓷片采用一大片或二片时增加承载转成电信号的有效面积，可起到大大地提高低频响应灵敏度，压抑高频信号。4、由于采用压紧螺帽，使质量块、陶瓷片、电极片与底座紧密结合在一体，以便更好的响应锚索的质点振动，而且，质量块采用较大重量块时，更便于提高低频压抑高频信号的作用。5、由于采用压紧螺母将质量块、电极片、压电陶瓷压紧在底座上并用密封胶粘贴密封，一则起到密封作用，二则起到传感器的绝缘作用。壳体内灌注复合硅橡胶，硅橡胶起到防水防潮的作用，利于电压传感信号；同时，硅橡胶和大质量块起到吸声作用，吸收高频信号，使传感器余振时间缩短，短余振能提高信号分辨率，同时，高频信号的减少，会使传感器的背景噪声降低，相对提高低频响应信号，使锚索锚固质量检测传感器效果更佳，既可检测锚索锚固质量，也可检测锚索长度。
图I是本实用新型的锚索锚固质量检测传感器示意图。外壳(I)、盖子(2)、电缆(3)、卡匝(4)、底座(5)、吸声胶(6)、压紧螺母(7)、质量块(8)，绝缘套管(9)、电极片(10)、压电陶瓷片(11)、引线(12)、紧固螺钉(13)、锚索(14)。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图I所示，一种锚索锚固质量检测传感器。传感器底座(5)为中空，锚索(14)可以穿入其中，紧固螺钉(13)将底座(5)固定在锚索(14)上，紧固螺钉(13)可以为两个相互垂直设置，且将底座(5)固定在锚索(14)上，但至少为两个或两个以上，使锚索(14)和底座(5)紧密结合在一起。在底座(5)上安装外壳(I)，再加盖子(2)，构成传感器外壳体。底座(5)上套有绝缘套管(9)，压电传感器元件由压电陶瓷片(11)、电极片(10)、质量块⑶构成，压电陶瓷片(11)、电极片(10)、质量块⑶分别套在绝缘套管(9)夕卜，压紧螺母(7)将压电陶瓷片
(11)、电极片(10)、质量块⑶压紧在底座(5)上。底座(5)上，密封胶将压紧螺母(7)压电陶瓷片(11)、电极片(10)、质量块⑶粘贴在底座(5)上密封，密封胶可以是环氧胶，在底座(5)上安装外壳(1)，壳体(I)内灌注吸声胶(6)，由盖子(2)密封；吸声胶(6)可以用硅橡胶，压电陶瓷(11)接引线(12)及电缆
(3)，电极片(10)接引线(12)及电缆(3)，由电缆(3)输出传感信号。 锚索锚固质量检测传感器，将锚索(14)通过底座(5)，至少二个以上或二个以上紧固螺钉(13)压紧锚索(14)，使锚索(14)和底座(5)紧密在一起，在锚索(14)外露端端部施加瞬间冲击力，激发弹性纵波，当弹性波在锚索(14)中传播时就会产生质点振动，弹性波传递到底座(5)处时，质点振动就会被传递到底座(5)上。当底座(5)有弹性波质点振动时，压电陶瓷片(11)和电极片(10)将底座(5)的质点振动转换为电荷，即将振动信号变为电信号，压紧螺母(7)将质量块(8)、陶瓷片(11)、 电极片(10)与底座(5)紧密结合在一体，较好的响应锚索(14)的质点振动；锚索(14)检测主要是低频振动，陶瓷片(10)采用大片或二片可提高低频响应灵敏度，压抑高频信号， 质量块(8)可以提高低频,压抑高频，同时,硅橡胶吸收高频信号,使传感器余振时间短,提高锚索检测信号的分辨率，因此，高频信号的减少，会使传感器的背景噪声降低，相对提高低频响应信号，使锚索锚固质量检测信号强，既可检测锚索锚固质量，也可检测锚索长度。
权利要求1.一种锚索锚固质量检测传感器，包括底座(5)、安装在底座(5)上的外壳(I)及盖子(2)，其特征在于所述的底座(5)为中空的，锚索(14)穿入其中，紧固螺钉(13)将底座(5)固定在锚索(14)上，压紧螺母(7)将质量块(8)、电极片(10)、压电陶瓷(11)压紧在底座(5)上。
2.根据权利要求I所述的一种锚索锚固质量检测传感器，其特征在于所述压电陶瓷片(11)接引线(12)及电缆(3)，电极片(10)接引线(12)及电缆(3)。
3.根据权利要求I所述的一种锚索锚固质量检测传感器，其特征在于所述底座(5)上套有绝缘套管(9)，再用压紧螺母(7)将质量块(8)、电极片(10)、压电陶瓷(11)压紧在底座(5)上。
4.根据权利要求I所述的一种锚索锚固质量检测传感器，其特征在于所述压紧螺母(7)将质量块(8)、电极片(10)、压电陶瓷(11)压紧在底座(5)上，并由密封胶封粘，壳体(I)内灌注吸声胶(6)，并由盖子⑵密封。
5.根据权利要求I所述的一种锚索锚固质量检测传感器，其特征在于所述紧固螺钉(13)为两个相互垂直设置，将底座(5)固定在锚索(14)上。
6.根据权利要求5所述的一种锚索锚固质量检测传感器，其特征在于所述紧固螺钉(13)至少为两个或两个以上，将底座(5)固定在锚索(14)上。
专利摘要本实用新型公开了一种锚索锚固质量检测传感器，包括底座、安装在底座上的外壳及盖子，其特征在于所述的底座为中空的，锚索穿入其中，紧固螺钉将底座固定在锚索上，压紧螺母将质量块、电极片、压电陶瓷片压紧在底座上，壳体内灌注吸声胶，并由盖子密封压电陶瓷片接引线及电缆，电极片接引线及电缆。壳体内灌注吸声胶，并由盖子密封。该传感器具有检测的锚索声波信号强，余震短的特点，有效解决了锚索锚固质量检测信号弱和干扰信号能量大的问题。
文档编号G01N29/04GK202471653SQ201220048609
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者刘春生, 周春华, 周黎明, 尹健民, 汪洋, 王法刚, 肖国强 申请人:长江水利委员会长江科学院