数据。第一金属锥式 电阻应变片3对称设置在微型加长杆4的外壁上，第二金属锥式电阻应变片5也对称设置 在微型加长杆4的外壁上。螺旋6位于微型加长杆4的底端和微型探杆9的顶端，用于连 接微型加长杆4和微型探杆9。微型探杆9的内部由外至内设有侧壁摩擦筒8、第Ξ金属锥 式电阻应变片7与第四金属锥式电阻应变片10,微型探杆9的最下部为圆锥探头11。采用 第一金属锥式电阻应变片3与第Ξ金属锥式电阻应变片7组成全桥电路用于测试±层侧壁 阻力，第二采用金属锥式电阻应变片5与金属锥式电阻应变片10组成全桥电路用于测试± 层锥尖阻力。
[0017] 微型加长杆4的长度设计为70mm。
[0018] 微型探杆9的长度设计为92. 3mm。
[0019] 圆锥探头11的锥角为60。，直径为20mm，底面积为3. 14cm2。
[0020] 侧壁摩擦筒8的高度为75mm，其表面积为47. 1cm2。 阳OW 螺旋6的高度为15mm。
[0022] 第一金属锥式电阻应变片3、第二金属锥式电阻应变片5、第Ξ金属锥式电阻应变 片7、第四金属锥式电阻应变片10的长度为1mm，电阻为120Ω。
[0023] 本发明的一种微型全桥触探探头，测量部分主要由金属锥式电阻应变片、侧壁摩 擦筒、模数转换器、螺旋等及其内部的全桥电路系统组成。在将探头压入±层前，需要进行 应力标定和溫度标定。完成标定程序后，将本发明的全桥微型探头WImm/s的速度压入± 层中，由于外力和溫度的变化使得电阻应变片的电阻发生变化，电阻的变化进而表现为电 压的变化。微型探杆中的电阻应变片的电阻变化受外力和溫度的影响，而微型加长杆中的 电阻应变片的电阻变化只受溫度的影响。在全桥电路中，基于外力和溫度引起的电压输出 值为：
[0024]
[00对式中，Ri、R2、R3、R4分别为左侧的第四金属锥式电阻应变片10、左侧的第二金属锥 式电阻应变片5、右侧的第四金属锥式电阻应变片10、右侧的第二金属锥式电阻应变片5的 电阻；ARis和ΔR3S分别为受阻力后左侧的第四金属锥式电阻应变片10和右侧的第四金属 锥式电阻应变片10的电阻变化量；ARit、AR2T、ARsT和AR4T分别为左侧的第四金属锥式 电阻应变片10、左侧的第二金属锥式电阻应变片5、右侧的第四金属锥式电阻应变片10、右 侧的第二金属锥式电阻应变片5的电阻由于溫度改变引起的电阻变化量；Vm为输入的电压 值。
[00%] 将得到的各参数经模数转换器转换为数字信号后，经同轴电缆传输至地表的微机 采集和存储系统中保存，然后根据理论和经验公式编制计算程序计算±层的锥尖阻力和侧 壁摩阻力，即可绘出±层特别是薄±层的实时连续的锥尖阻力和侧壁摩阻力剖面图。
【主权项】
1. 一种微型全桥触探探头，其特征在于该探头分为微型探杆（9)和微型加长杆（4)两 段，在微型探杆（9)上设置了一段微型加长杆（4)，同时在微型加长杆（4)上设置了第一金 属箱式电阻应变片（3 )和第二金属箱式电阻应变片（5 )组成全桥电路；在微型加长杆（4)顶 部设有同轴电缆（1)，同轴电缆（1)的下部从上至下依次设有模数转换器（2)、第一金属箱 式电阻应变片（3)、第二金属箱式电阻应变片（5);其中同轴电缆（1)与模数转换器（2)相 连，用于传递信号和数据；第一金属箱式电阻应变片（3)对称设置在微型加长杆（4)的上部 外壁上，第二金属箱式电阻应变片（5)对称设置在微型加长杆（4)的下部外壁上；螺旋（6) 位于微型加长杆（4)的底端和微型探杆（9)的顶端，用于连接微型加长杆（4)和微型探杆 (9) ;微型探杆（9)的外部设有第三金属箱式电阻应变片（7)与第四金属箱式电阻应变片 (10) ，最外部设有侧壁摩擦筒（8)，微型探杆（9)的最下部为圆锥探头（11);采用第一金属 箱式电阻应变片（3)与第三金属箱式电阻应变片（7)组成全桥电路用于测试土层侧壁摩阻 力，采用第二金属箱式电阻应变片（5)与第四金属箱式电阻应变片（10)组成全桥电路用于 测试土层锥尖阻力。2. 根据权利要求1所述的一种微型全桥触探探头，其特征在于微型加长杆（4)长度设 计为70mm〇3. 根据权利要求1所述的一种微型全桥触探探头，其特征在于微型探杆（9)的长度设 计为 92. 3mm。4. 根据权利要求1所述的一种微型全桥触探探头，其特征在于圆锥探头（11)的锥角为 60，直径为20mm，底面积为3. 14cm2。5. 根据权利要求1所述的一种微型全桥触探探头，其特征在于侧壁摩擦筒（8)的高度 为75mm，其表面积为47.lcm2。6. 根据权利要求1所述的一种微型全桥触探探头，其特征在于螺旋的高度为15mm。7. 根据权利要求1所述的一种微型全桥触探探头，其特征在于第一金属箱式电阻应变 片（3)、第二金属箱式电阻应变片（5)、第三金属箱式电阻应变片（7)、第四金属箱式电阻应 变片（10)的长度为1mm，电阻为120Ω。
【专利摘要】一种微型全桥触探探头，该探头分为微型探杆(9)和微型加长杆(4)两段，在微型探杆(9)上设置了一段微型加长杆(4)；在微型加长杆(4)顶部设有同轴电缆(1)，同轴电缆(1)的下部从上至下设有模数转换器(2)、第一金属箔式电阻应变片(3)、第二金属箔式电阻应变片(5)；其中同轴电缆(1)与模数转换器(2)相连；螺旋(6)位于微型加长杆(4)的底端和微型探杆(9)的顶端；微型探杆(9)设有第三金属箔式电阻应变片(7)与第四金属箔式电阻应变片(10)，最外部设有侧壁摩擦筒(8)，微型探杆(9)最下部为圆锥探头(11)；该微型全桥探头尺寸小，具有准确、方便、快速等特点，为岩土工程勘察提供有力的测试工具。
【IPC分类】G01L1/22
【公开号】CN105403336
【申请号】CN201510941432
【发明人】蔡国军, 李学鹏
【申请人】东南大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月16日