专利名称：多媒体应变式应力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应力传感器，属于矿山及岩土工程测量岩体钻孔内某一方向的总应力及其空隙液体或气体的渗透压力用传感器，是一种新型的传感器。
随着岩石力学研究工作的不断深入，人们已经认识到岩石不能只认为是单相(固相)的。从这一点出发而建立的岩石力学模型显然是不完善的，因为这与事实不符。天然岩石是一种三相(固相、液相和气相)介质，虽然有时可以当作单相介质考虑而没有太大的误差，但在许多情况下是不可以这样做的，必须考虑岩石与流体的相互作用相互影响问题，因此研究相应的测试方法及手段以同时获取岩体内一点某一方向的总应力及其空隙流体的渗透压力两项参数，是一项亟待解决的问题，然而目前还没有一种可以同时测得岩体内某一方向的总应力及其空隙流体渗透压力这两项参数的专用传感器。
本发明的目的在于设计一种多媒体应变式应力传感器，其结构简单，可有效地将岩体空隙液体或气体的渗透压力从岩体某一方向的总应力中区分开来，并能同时准确地测得岩体内一点某一方向的总应力及其空隙液体或气体渗透压力的变化。
本发明主要由刚性钻孔应力传感器13和流体应力传感器12以及锥形套4等组成，其特征是流体应力传感器12通过螺纹14使其与刚性钻孔应力传感器13连为一体，流体应力传感器的直径小于刚性钻孔应力传感器的直径，在流体应力传感器12和刚性钻孔传感器13上通过应变胶分别粘贴有一组电阻应变片作为传感元件。本发明可将岩体钻孔内某一方向的总应力与其空隙液体或气体的渗透压力区分开来，分别转换为电信号，与相应的二次仪表配合可同时测得岩体内一点某一方向的总应力及其空隙液体或气体渗透压力的变化。
本发明的优点是结构简单，能有效地将岩体内空隙液体或气体的渗透压力从岩体某一方向的总应力中区分开来，并同时准确地测得岩体内一点某一方向的总应力及其空隙液体或气体渗透压力的变化，特别适合于岩体钻孔内的安装使用，由于用防水密封胶将电阻应变片密封在传感器内，使得该传感器能在潮湿或有水环境下长期可靠地工作。
附图为本发明结构示意图，图中流体应力传感器12，包括流体应力传感器弹性体1、圆膜电阻应变片2、防护胶3、过滤器11、刚性钻孔应力传感器13，包括刚性钻孔应力传感器弹性体7、单轴电阻应变片5，防护胶6、密封圈8、螺母9、电缆10、锥形套4、连接螺纹14。
工作时，首先将由螺纹14把流体应力传感器连接在刚性钻孔应力传感器前端而成为一体的多媒体应变式应力传感器按规定方向置于钻孔内，使得传感器前端与钻孔底部有一定的间隙，整个圆锥状的刚性钻孔应力传感器弹性体7插入沿中心线切成两半的锥形套4内，锥形套的大小可根据钻孔孔径的大小进行配套选择，插入后迫使锥形套4各部分与钻孔壁紧密接触，并施加一定的初始安装应力，然后用胶结材料如水泥或环氧树酯等将传感器的后端封住。当钻孔围岩应力变化时，刚性钻孔应力传感器弹性体7可感受到此应力的变化，并通过粘贴在该弹性体7上的一组电阻应变片5转换成电信号，由相应的二次仪表可测得该点规定方向上总应力的变化值。由于流体应力传感器12位于多媒体应变式应力传感器的前端且直径小于刚性钻孔应力传感器的直径，又与钻孔底部有一定的间隙，因此，它将不承受来自钻孔径向的压力。当岩体内空隙流体在压力的作用下渗出并很快平衡时，流体应力传感器弹性体1可感受流体渗透压力的变化，并通过圆膜电阻应变片2转换成电信号，由相应的二次仪表可测得岩体空隙流体渗透压力的变化。由于二次仪表设置了通道选择开关，因此，可方便地由通道选择开关使用同一个二次仪表测量钻孔某一方向的总应力及其围岩空隙流体的渗透压力。若岩石容易破碎或用于土工时，为了避免破碎的岩石颗粒或泥浆与流体应力传感器弹性体的接触，而造成测量误差，可在流体应力传感器12的前端安装一个过滤器11，如金属网或透水石等。
权利要求
1.矿山及岩土工程中测量岩体钻孔内某一方向总应力及其空隙液体或气体的渗透压力用多媒体应变式应力传感器，主要由刚性钻孔应力传感器，流体应力传感器，锥形套等组成，其特征是流体应力传感器通过螺纹与刚性钻孔应力传感器连为一体，且流体应力传感器与刚性钻孔应力传感器通过应变胶分别粘贴有一组电阻应变片作为传感元件。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征是流体应力传感器的直径小于刚性钻孔应力传感器的直径。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征是两组电阻应变片是通过防护胶分别密封在其传感器内的。
4.根据权利要求3所述的传感器，其特征是在流体应力传感器的前端安装有过滤器。
全文摘要
矿山及岩土工程中测量岩体钻孔内某一方向总应力及其空隙液体或气体的渗透压力用多媒体应变式应力传感器，主要由刚性钻孔应力传感器、流体应力传感器、锥形套等组成，其特征是刚性钻孔应力传感器与流体应力传感器通过螺纹连为一体，且有两组电阻应变片作为传感元件，将岩体钻孔内某一方向的总应力与其空隙液体或气体的渗透压力区分开来，分别转换为电信号，并由二次仪表同时测得，又由于传感元件是采用防水密封胶密封在传感器内，使得该传感器可以在潮湿或有水的环境下长期工作。
文档编号G01L1/20GK1137115SQ95110460
公开日1996年12月4日 申请日期1995年5月30日 优先权日1995年5月30日
发明者范炜琳, 王永红, 尹增德 申请人:山东矿业学院