[发明专利]用于离心模型试验的土体弹性波速测试压电传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种波速测试的传感器，尤其是涉及一种用于离心模型试验的土体弹性波速测试压电传感器。

背景技术

弹性波速是反映场地或模型土体特性的重要参数，主要包括剪切波速和压缩波速。目前，现场剪切波、压缩波波速测试主要方法有跨孔法、表面波法等，并都已成功的应用于实际场地波速测试。

离心模型试验要求传感器应具有体积小，灵敏度高等特点。常用的现场测试设备及传感器尺寸较大、操作较复杂，在缩尺模型试验中无法应用。在离心模型试验中剪切波速测试一般采用压电陶瓷片传感器。压电陶瓷片是一种可以将电能和机械能进行转换的元件，通过信号使激发元振动产生剪切波，弹性波通过模型土体传播而由接收元接收，对比激发元和接收元的时间差再结合传播距离就可以得到土体的剪切波速。但是，目前尚没有用于离心模型试验的压缩波速测试方法及相应的传感器，更没有剪切波与压缩波联合测试传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于离心模型试验的土体弹性波速测试压电传感器，能够简单方便的在离心模型试验中进行弹性波激发与接收，并满足波速测试的精度要求。

本发明采用的技术方案是：

本发明由两个半圆柱形绝缘基座连接成圆柱形绝缘基座，圆柱形绝缘基座上半部开有圆环形阶梯孔，圆环形阶梯孔中心形成圆柱形芯座，圆柱形芯座径向开有矩形凹槽，矩形压电陶瓷片嵌入矩形凹槽内，矩形压电陶瓷片伸出绝缘基座外，环形压电陶瓷片套在圆柱形芯座外，并置于圆柱形绝缘基座的圆环形阶梯孔的台肩上，环形压电陶瓷片下端面与绝缘基座上台面间填满玻璃胶，环形压电陶瓷片上端面的绝缘基座腔内也填满玻璃胶，矩形压电陶瓷片导线和环形压电陶瓷片导线均从绝缘基座圆柱面孔中引出。

所述圆柱形绝缘基座材料为有机玻璃或塑料。

所述矩形凹槽垂直于圆柱形绝缘基座的分界面。

本发明具有的有益效益是：

1）弹性波速传感器具有用较小的尺寸、应用于离心模型试验时能尽可能减小对模型土体的影响。

2）本发明的弹性波速传感器具有同时测试剪切波速和压缩波速的功能。采用矩形压电陶瓷片振动产生剪切波，以测试剪切波速V_S；利用环形压电陶瓷片振动产生压缩波，以测试压缩波速V_P。

3）本发明中矩形压电陶瓷片下端由内环形固定座固定，形成悬臂式结构，保证剪切波信号激发与接收质量。

4）本发明中环形压电陶瓷片由外环形固定座固定，保证环形压电陶瓷片的压缩振动效果。

附图说明

图1是本发明的结构拆分图。

图2是本发明的正视图。

图3是剪切波速测试原理图。

图中：1、圆柱形芯座，2、圆环形阶梯孔，3、圆柱形绝缘基座，4、基座连接螺丝，5、基座链接螺母，6、圆柱形芯座导线孔，7、圆柱形绝缘基座导线孔，8、矩形压电陶瓷片，9矩形压电陶瓷片导线，10、环形压电陶瓷片，11、环形压电陶瓷片导线，12、玻璃胶，12’、玻璃胶。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：

如图1、图2所示，本发明实例主要由圆柱形有机玻璃基座3、基座连接螺丝4、基座连接螺母5、矩形压电陶瓷片8、环形压电陶瓷片10、玻璃胶12及12’组成。圆柱形绝缘基座3由两个半圆柱形绝缘基座通过基座连接螺丝4和基座连接螺母5连接。圆柱形绝缘基座3上半部开有圆环形阶梯孔2，圆环形阶梯孔2中心形成圆柱形芯座1，圆柱形芯座1径向开有矩形凹槽，矩形压电陶瓷片8嵌入矩形凹槽内，矩形压电陶瓷片8伸出圆柱形绝缘基座3外，环形压电陶瓷片10套在圆柱形芯座1外，并置于圆柱形有机玻璃基座3的圆环形阶梯孔2的台肩上，环形压电陶瓷片10下端面与圆柱形绝缘基座3上台面间填满玻璃胶12，环形压电陶瓷片10上端面的圆柱形绝缘基座3腔内也填满玻璃胶12’，矩形压电陶瓷片导线9通过圆柱形芯座导线孔6和圆柱形绝缘基座3圆柱面孔引出，环形压电陶瓷片导线11通过圆柱形绝缘基座3圆柱面孔中引出。

所述圆柱形绝缘基座3材料为有机玻璃或塑料。

所述矩形凹槽垂直于圆柱形绝缘基座3的分界面。