[实用新型]基于温度传感器的空心包体应力计的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地应力测试装置，特别是一种基于温度传感器空心包体应力计的试验装置。 

背景技术

地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，它能引起采矿工程中围岩和支护的变形与破坏、产生矿井动力现象，不考虑地应力的影响进行施工，则矿井生产不能正常进行，并经常引起严重事故。因此，准确的地应力测量是安全生产所不可缺少的。目前地应力测量最广泛的还是应用基于套孔应力解除法的空心包体应力计，它是70年代中期由澳大利亚学者沃罗特尼基(G.Worotnicki)和沃尔顿(R.Wlton)实用新型的，我国现在应用较广泛的KX-81型空心包体应变计是在其基础上研制出来的，其主体为用环氧树脂制成的空心圆筒，外径为36mm，内径为30mm，在其中间层直径32mm处，沿同一圆周等距离嵌埋着3组电阻应变花，每组应变花由4支应变片组成，互相间隔45度。它的外壳是由铝合金制成的，由于铝合金在生产铸造过程中容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等问题，价格相对也昂贵，又由于材料本身硬度超强，空心包体应力计的外壳结构又比较复杂，在数控车床上加工不易，因此对加工工艺要求比较高。它是使用电阻应变片作为传感元件，因此它会因温度变化而引起测量误差，致使仪器测量精度低。此外，由于空心包体应力计本身构造复杂和电阻应变片比较小、引线易折断等特点，这就决定了其制造过程中应变片粘贴、环氧树脂的浇注等加工工艺的复杂性。因此，应用机械制造、电路理论等学科的相关知识，开发出一种外壳材料价格便宜、加工容易，温度补偿效果好、测量精度高的地应力测试系统，找到一种制造工艺简单可行的制造方法势在必行。 

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种基于温度传感器的空心包体应力计的试验装置，可有效解决温度变化引起的误差，外壳结构加工不易，制作工艺复杂的问题，提高测量的精度。 

本实用新型解决的技术方案是，包括外壳结构、电阻应变片、温度传感器、PVC塑料管、环氧树脂。所述的外壳结构是有玻璃钢材料在数控车床上加工而成的，外壳结构包括壳体（如图2所示）和栓塞（如图3所示）两部分，其中壳体尾部有导线电缆出口10和螺栓销钉1、密封圈9，前端有外套圆环13，壳体表面3套有内层PVC塑料管6，内层PVC 管子外表面贴有电阻应变片4，电阻应变片4的外面被环氧树脂7包围着，电阻应变片4的引线通过电缆线出口2引出来，壳体的凹槽处有温度传感器11，栓塞前端有密封圈9，内腔尾部有定位孔12、前端有胶结剂流出孔8。此外，还有浇注环氧树脂用的外层PVC塑料管（如图6所示），其表面有4个小圆孔。 

本实用新型测量精度高、效果好，能为矿山、铁道、水利水电、土木建筑及其他大型地下或露天工程的设计和施工提供比较准确可靠的地应力资料，在经济和有效的前提下，对于推动工程施工中的安全生产具有重大作用。 

附图说明

图1为本实用新型的结构图。 

图2为本实用新型的壳体图。 

图3为本实用新型的栓塞图。 

图4为本实用新型的温度传感器连接示意图。 

图5为本实用新型的内层PVC塑料管。 

图6为本实用新型的外层PVC塑料管。 

图7为本实用新型的外套圆环。 

图8为本实用新型的内腔横截面。 

图9为本实用新型的电阻应变片连接示意图。 

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作以详细描述。 

如图1所示，本实用新型包括外壳结构、电阻应变片、温度传感器、PVC塑料管、环氧树脂。 

所述的外壳结构是有玻璃钢材料在数控车床上加工而成的，外壳结构包括壳体和栓塞两部分，其中壳体尾部有导线电缆出口10和螺栓销钉1、密封圈9，前端有外套圆环13，壳体内表面3套有内层PVC塑料管6，内层PVC管子外表面贴有电阻应变片4，电阻应变片4的外面被环氧树脂7包围着，电阻应变片4的引线通过电缆线出口2引出来，壳体的凹槽处有温度传感器11，栓塞前端有密封圈9，内腔尾部有定位孔12、前端有胶结剂流出孔8；此外还有浇注环氧树脂用的外层PVC塑料管，其表面有4个小圆孔。 

所说的温度传感器11，所用的是温度传感器DS18B20，它有3个管脚，分别为接地端GND、数字信号输入端DQ、供电电源输入端VCC，三根电缆引线分别接三个管脚，引出端分别接5v电源、接地、接数字信号输入口，它由单片机控制的外围电路显示模块。