[实用新型]零应变土压力传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及土压力测量领域，尤其涉及一种零应变土压力传感器。

背景技术

零应变土压力传感器是用于现场土体地应力测量的一种测试工具，目前主要采用 把非电量（压力）转化为电量的方法进行测试，零应变土压力传感器大多数情况下均需要将 传感器结构体埋入土介质中,使传感器与土介质协调变形,测试量则主要是结构的变形（应 变），而主要转化的电量则包括电感、电容、电阻、频率、电荷等，因此零应变土压力传感器的 主要形式包括压电式、振弦式、电感式、电容式、电阻式等。目前使用最广的是振弦式和电阻 式，测试量分别为频率和电压。电阻式传感器的原理是利用金属丝(片)电阻与其结构变化 的关系,将结构物理量转化为可测电量。振弦式传感器使钢弦与传感器结构协调变形,通过 钢弦在电磁激励下的振荡感应弦上应力的大小。压电晶体传感器是一种较有前途的动态应 力测试传感器，压电晶体是指在晶体某一特定面施加荷载可以在其垂直面上产生电荷,卸 载后电荷即消失的一类晶体。

目前所使用的大部分零应变土压力传感器只有一个弹性膜，且弹性膜在测量过程 中由于外部压力的变化产生变形，弹性膜的变形会引起土拱效应或土体位移，导致局部土 压力发生变化，从而带来显著的测量误差，还有一种双膜式零应变土压力传感器，但是该传 感器在测量过程中二次膜片变形的同时也会引起一次膜片的变形，因而不能完全消除土拱 效应或土体位移，从而还使测量产生误差。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种测量更准确的零应变土压力 传感器。

本实用新型提供了一种零应变土压力传感器，包括壳体、处理器、外弹性膜、内弹 性膜、与所述外弹性膜连接的外应变桥路、与所述内弹性膜连接的内应变桥路，所述壳体设 有液压油腔及设于所述液压油腔下端的空腔，所述外弹性膜设于所述液压油腔上端，所述 内弹性膜设于所述液压油腔与所述空腔之间，还包括与所述液压油腔连通的活塞及与所述 活塞连接的驱动机构，所述外应变桥路、与所述内应变桥路及驱动机构均与所述处理器电 性连接。

作为本实用新型的进一步改进，驱动机构包括步进电机及连杆，所述活塞通过所 述连杆与所述步进电机连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述处理器为单片机。

作为本实用新型的进一步改进，所述液压油腔一侧设有加压腔，所述加压腔与所 述液压油腔连通，所述加压腔横截面小于所述液压油腔的横截面，所述活塞设于所述加压 腔内。

作为本实用新型的进一步改进，所述处理器设于所述空腔内。

本实用新型的有益效果是：通过驱动机构驱动活塞来控制液压油腔内的油压，利 用油压来平衡外部土压力，使外弹性膜始终处于无变形状态，而只有内弹性膜发生变形，这 样避免了土拱效应和土体移位，从而使内弹性膜测量到的液体压力即为土压力，测量结果 更加准确。

附图说明

图1是本实用新型一种零应变土压力传感器的结构示意图；

图2是本实用新型一种零应变土压力传感器的工作原理框图。

具体实施方式

附图标记：1-壳体、2-处理器、3-外弹性膜、4-内弹性模、5-液压油腔6-空腔、7-活 塞、8-加压腔、9-步进电机、10-连杆、11-导线a、12-导线b、13-导线c、14-导线d、31-外应变 桥路、41-内应变桥路。

如图1、图2所示，本实用新型公开了一种零应变土压力传感器，包括壳体1、处理器 2、外弹性膜3、内弹性膜4、外应变桥路31、内应变桥路41、活塞7及驱动机构，所述壳体1设有 液压油腔5及设于所述液压油腔5下端的空腔6，所述外弹性膜3设于所述液压油腔5上端、且 设于所述壳体1表面，直接与土壤接触，所述内弹性模4设于所述液压油腔5与所述空腔6之 间，所述外应变桥路31设于所述外弹性膜3下端，所述内应变桥路41设于所述内弹性模4下 端，所述液压油腔5内装满液压油，所述活塞7与所述驱动连接，所述活塞7置于所述液压油 腔5内，所述驱动机构能够通过活塞7挤压液压油腔5内的液压油，所述外应变桥路31、与所 述内应变桥路41及驱动机构均与所述处理器2电性连接。