一種用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置的製作方法
2023-08-10 14:51:11 1
專利名稱：一種用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應變片測量變形裝置，尤其是一種適用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置。
背景技術：
自然界中的巖石絕大多數處於三向壓縮狀態。此外，由於巖石的高抗壓、低抗拉特性，實際工作中人們也常常設法使巖石處於三向壓縮狀態而極力避免在巖石中出現拉應力。因此研究三向壓縮狀態下巖石的強度、變形特性及應力一應變關係，對於巖土工程設計與計算，巖石破壞機理的研究都有重要的意義。三軸壓力試驗係指試樣處於巧，A和A坐標系的三個方向受力。它通常分為常規三軸試驗和真三軸試驗。常規三軸試驗指試件受到應力A , 和h作用，期中有兩個相等，如A =巧，或A =巧。真三軸為三個應力各不相等。常規三軸變形試驗採用圓柱狀試樣，通常在某一測向圍壓應力作用下， 逐漸對試件施加軸向壓力，直到試件壓裂為止。進行常規三軸試驗除使用壓機外，需要有三軸壓力室和加載測壓的設備。側向加載設備通過進油口將液體壓入三軸壓力室製造圍壓， 承壓板加載軸向壓力。加載方式首先同時施加軸向荷載和圍壓，使兩者近似相等，達到規定圍壓值時，維持圍壓不變，軸向壓力再繼續連續加載，加載速度要求同單軸抗壓強度試驗。常規三軸採集的物理量有試驗力(應力)、試件的圍壓和試件的變形(應變)。 採用電阻應變式壓力傳感器和電阻應變傳感器將測得的試驗力(應力)、試件的圍壓和試件的變形等物理量轉化為電壓信號，再利用帶濾波功能的放大器將電壓信號經過A/D轉換器輸入電腦，從而得到對試件物理量的採集記錄。根據上述記錄材料即可繪製應力一應變曲線。變形反映試樣的狀態，是常規三軸變形試驗的主要控制參數。一般方法是採用位移傳感器進行試樣變形的測量，但是採用位移傳感器測量試樣變形時，很難消除試樣外壁套筒對測試結果的影響，同時測試結果相對誤差較大，而且測量精度不高。因此採用電阻應變片直接在常規三軸試驗儀上測試試樣的變形，並且避免當電阻應變片導線導出時金屬筒體內部液體通過導線滲入到試樣中成為常規三軸試驗的一個新的研究方向。
發明內容技術問題本實用新型的目的是提供一種結構簡單、操作方便、精確度高的用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置。技術方案本實用新型的用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置，包括金屬筒體，金屬筒體內設有受三軸圍壓的試樣，所述的試樣上設有貼於不同位置的多個電阻應變片，多個電阻應變片經導線匯集連接在一薄片導線上，薄片導線經設在金屬筒體壁上的導出元件伸出筒體外，伸出筒體外的薄片導線一端經插卡連接有實時採集試樣在三軸圍壓作用下應力應變數據的集成橋路板，薄片導線中每個電阻應變片輸出信號分別同集成橋路板中的一個橋路相連，形成一個電阻應變片的電橋迴路。所述的多個電阻應變片為4 8個；所述匯集連接在薄片導線上的導線對稱並聯； 所述的導出元件由呈倒置的空心圓錐套、對稱設在空心圓錐套內夾住薄片導線的兩個半圓柱體橡膠塊構成；所述的集成橋路板包括與插卡相配合的插槽、集成在橋路板上的多組橋路、與多組橋路相連的多組正、負極電阻應變片信號輸出埠，多組橋路上連接有電源輸入埠和電源輸出埠。有益效果由於採用了上述技術方案，可實現在三軸帶圍壓條件下用電阻應變片直接測量試樣的變形量，通過薄片導線將試樣上所有的電阻應變片的導線集成在一個電源線路上，通過一個導出元件，將薄片電線導出連接在集成橋路板上，通過集成橋路板對電阻應變片信號進行實時輸出和採集。實現了在三軸流體圍壓作用下對試樣上多個電阻應變片和多個角度電阻應變片信號的集成輸出測量，避免了金屬筒體內部液體通過電阻應變片的引線滲透到試樣上，為三軸流體圍壓作用下測量試樣變形提供了一種新的方法，其結構簡單，操作方便，測量精確度高，效果好，具有廣泛的實用性。
圖1是本實用新型的電阻應變片集成裝置圖。圖2是本實用新型的薄片導線集成結構圖。圖3是本實用新型的導出元件結構圖。圖4是本實用新型的集成橋路板結構圖。圖中1 一金屬筒體，2—試樣，3 —電阻應變片，4一導線，5—薄片導線，6—導出元件，7—集成橋路板，8—半圓柱體橡膠塊，9一插卡，10—插槽，11 一電源輸入埠，12—電源輸出埠，13 —正極電阻應變片信號輸出埠，14一負極電阻應變片信號輸出埠。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施作進一步描述本實用新型的用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置，包括金屬筒體1，金屬筒體ι內設有受三軸圍壓的試樣2，試樣2上設有貼於不同位置的多個電阻應變片3，多個電阻應變片3經導線4匯集連接在一薄片導線5上，匯集連接在薄片導線5上的導線4對稱並聯；多個電阻應變片3的個數根據試驗所需確定，一般為4 8個。薄片導線5經設在金屬筒體1壁上的導出元件6伸出筒體外，導出元件6由呈倒置的空心圓錐套、對稱設在空心圓錐套內夾住薄片導線5的兩個半圓柱體橡膠塊8構成；伸出筒體外的薄片導線5 —端經插卡9連接有實時採集試樣2在三軸圍壓作用下應力應變數據的集成橋路板7，薄片導線 5中每個電阻應變片3輸出信號分別同集成橋路板7中的一個橋路相連，形成一個電阻應變片3的電橋迴路，在集成橋路板7的每個電阻應變片3的電橋迴路中，橋路為全橋、半橋、或 1/4橋路。集成橋路板7包括與插卡9相配合的插槽10、集成在橋路板上的多組橋路、與多組橋路相連的多組正、負極電阻應變片信號輸出埠 13、14，多組橋路上連接有電源輸入埠 11和電源輸出埠 12。具體操作過程沿著金屬筒體1內部放置普通巖或煤的試樣2外壁軸向粘貼四個電阻應變片3，用來測量試樣2的軸向應變，沿著試樣2外壁環向粘貼三個電阻應變片3，用來測量試樣2的環向應變；將所有的電阻應變片3通過導電4集成在一個薄片導線5上，形成一個薄片集成裝置，薄片導線5集成所有電阻應變片導線4於一個電源線路上，所有的電阻應變片3共用一個電源線路；薄片導線5通過在金屬筒體1底部設置一個導出元件6導出金屬筒體1，導出元件6呈倒置的空心圓錐套，兩個半圓柱體橡膠塊8夾緊薄片導線5，穿過導出元件6孔洞；在金屬筒體1底部鑽孔，導出元件6穿過金屬鋼1筒底部的鑽孔，通過金屬筒體1內部液體對導出元件6進行加壓，既可以達到對金屬筒體1的密封作用，同時也可以將薄片導線5導出金屬筒體1 ；導出的薄片導線5通過薄片導線5末端的插卡9插入集成橋路板7底部的插槽10中實現與集成橋路板7的連接，薄片導線5中的每個電阻應變片3輸出信號分別同集成板7中的一個橋路相連接，形成一個電阻應變片3的電橋迴路；在集成橋路板7的每個電阻應變3電橋迴路中設置四分之一電橋；通過液壓伺服巖石力學試驗裝置對金屬筒體1內部試驗試樣2施加軸壓和圍壓，在集成橋路板7的電源輸入埠 11 和電源輸出埠 12埠輸入電源電壓，在正極電阻應變片信號輸出埠 13和負極電阻應變片信號輸出埠 14對測量的每個電阻應變片3信號進行輸出和採集。
權利要求1.一種用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置，包括金屬筒體(1)，金屬筒體(1) 內設有受三軸圍壓的試樣(2)，其特徵在於所述的試樣(2)上設有貼於不同位置的多個電阻應變片(3)，多個電阻應變片(3)經導線(4)匯集連接在一薄片導線(5)上，薄片導線(5) 經設在金屬筒體(1)壁上的導出元件(6 )伸出筒體外，伸出筒體外的薄片導線(5 ) —端經插卡(9)連接有實時採集試樣(2)在三軸圍壓作用下應力應變數據的集成橋路板(7)，薄片導線(5)中每個電阻應變片(3)輸出信號分別同集成橋路板(7)中的一個橋路相連，形成一個電阻應變片(3)的電橋迴路。
2.根據權利要求1所述的用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置，其特徵在於 所述的多個電阻應變片(3)為4 8個。
3.根據權利要求1所述的用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置，其特徵在於 所述匯集連接在薄片導線(5)上的導線(4)對稱並聯。
4.根據權利要求1所述的用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置，其特徵在於 所述的導出元件(6)由呈倒置的空心圓錐套、對稱設在空心圓錐套內夾住薄片導線(5)的兩個半圓柱體橡膠塊(8)構成。
5.根據權利要求1所述的用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置，其特徵在於 所述的集成橋路板(7)包括與插卡(9)相配合的插槽(10)、集成在橋路板上的多組橋路、與多組橋路相連的多組正、負極電阻應變片信號輸出埠(13、14)，多組橋路上連接有電源輸入埠(11)和電源輸出埠(12)。
專利摘要一種用於三軸流體圍壓作用下的應變片集成裝置，包括金屬筒體，金屬筒體內設有受三軸圍壓的試樣，試樣上設有貼於不同位置的多個電阻應變片，多個電阻應變片經導線匯集連接在一薄片導線上，薄片導線經設在金屬筒體壁上的導出元件伸出筒體外，伸出筒體外的薄片導線一端經插卡連接有實時採集試樣在三軸圍壓作用下應力應變數據的集成橋路板，薄片導線中每個電阻應變片輸出信號分別同集成橋路板中的一個橋路相連，形成一個電阻應變片的電橋迴路。可實現三軸流體圍壓作用下對試樣上多個電阻應變片信號的集成輸出測量，為三軸流體圍壓作用下測量試樣變形提供一種新的途徑，其結構簡單，操作方便，測量精確度高，效果好。
文檔編號G01N3/08GK202024932SQ20112003526
公開日2011年11月2日 申請日期2011年2月10日 優先權日2011年2月10日
發明者劉少傑, 李強, 陳中偉 申請人:中國礦業大學