[发明专利]离心机试验的微型压电伸缩元件、压缩波测量装置及方法

权利要求书

1.一种离心机试验的微型压电伸缩元件，其特征在于：包括管状基座(9)和加工处理过的压电陶瓷片(5)，管状基座(9)的管状结构的侧面开有一道沿轴向的条形槽，管状基座(9)内部设有X型支撑(10)，加工处理过的压电陶瓷片(5)固定在管状基座(9)一端面上；

所述的压电陶瓷片为圆形，所述的管状基座材质为有机玻璃；

所述的加工处理过的压电陶瓷片(5)包括连接或者包裹在压电陶瓷片(5)上的信号屏蔽线(1)、环氧树脂层(6)和导电铜胶带(7)，信号屏蔽线(1)的正导线(2)和负导线(3)分别连接在压电陶瓷片(5)的两侧表面，压电陶瓷片(5)的两侧表面再覆有用以绝缘的内层环氧树脂层(6)、用于电磁屏蔽的导电铜胶带(7)和用于防水的外层环氧树脂层(6)，信号屏蔽线(1)的接地线连接到导电铜胶带(7)。

2.根据权利要求1所述的一种离心机试验的微型压电伸缩元件，其特征在于：所述的加工处理过的压电陶瓷片(5)用硅胶胶结在管状基座(9)端面上，信号屏蔽线(1)从管状基座(9)的条形槽中引出。

3.根据权利要求1所述的一种离心机试验的微型压电伸缩元件，其特征在于：所述的信号屏蔽线(1)包含有分别作为正极、负极的屏蔽线正导线(2)、屏蔽线负导线(3)和作为接地线的屏蔽线铁丝(4)，屏蔽线正导线(2)和屏蔽线负导线(3)直接焊接到压电陶瓷片(5)两侧表面，屏蔽线铁丝(4)通过锡焊固定连接到导电铜胶带(7)并接地。

4.根据权利要求1～3任一所述的一种离心机试验的微型压电伸缩元件的压缩波测量装置，其特征在于：包括一对权利要求1～3任一所述的微型压电伸缩元件以及信号发生器(11)、功率放大器(12)、离心机主轴滑环(13)、电荷放大器(14)、示波器(15)和微型压电伸缩元件(17)，模型箱(18)内装有土体(16)，一对微型压电伸缩元件(17)同轴对心地埋入土体(16)中，一对微型压电伸缩元件(17)包括分别作为激励端和接收端的两个微型压电伸缩元件(17)；作为激励端的微型压电伸缩元件(17)连接到离心机主轴滑环(13)第一通道，信号发生器(11)经功率放大器(12)后分别连接到离心机主轴滑环(13)第一通道和示波器(15)，作为接收端的微型压电伸缩元件(17)经电荷放大器(14)连接到离心机主轴滑环(13)第二通道，离心机主轴滑环(13)第二通道与示波器(15)连接。

5.根据权利要求4所述的一种离心机试验的微型压电伸缩元件的压缩波测量装置，其特征在于：所述的一对微型压电伸缩元件(17)的压电陶瓷片(5)所在端面相正对靠近埋设。

6.根据权利要求4所述的一种离心机试验的微型压电伸缩元件的压缩波测量装置，其特征在于：作为激励端的微型压电伸缩元件(17)连接到离心机主轴滑环(13)第一通道的输出端，功率放大器(12)连接到离心机主轴滑环(13)第一通道的输入端，电荷放大器(14)连接到离心机主轴滑环(13)第二通道的输入端，离心机主轴滑环(13)第二通道的输出端与示波器(15)连接。

7.应用于权利要求4～6任一所述压缩波测量装置的压缩波测量方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：将两个微型压电伸缩元件(17)分别作为激励端和接收端，并同轴对心地埋入土体(16)中，获得微型压电伸缩元件(17)的埋设距离和埋设深度；

步骤2：将微型压电伸缩元件(17)中信号屏蔽线(1)接头连接到离心机主轴滑环(13)上；

步骤3：由信号发生器(11)激发出电压信号，经功率放大器(12)放大，分出两路，一路传输到示波器(15)上，显示为激发信号，另一路连接到离心机主轴滑环(13)中连接作为激励端的微型压电伸缩元件(17)所在的通道，通过滑环实现离心机运行过程中对微型压电伸缩元件(17)的激励；

步骤4：作为接收端的微型压电伸缩元件(17)中产生的电压通过固定在离心机主轴上的电荷放大器(14)放大后，经离心机主轴滑环(13)到达示波器(15)；

步骤5：比较激励信号和接收信号，获得压缩波在土体(16)中的传播时间，后根据微型压电伸缩元件的埋设距离，计算获得压缩波的传播速度。