[实用新型]一种分布式压力传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种分布式压力传感器，尤其涉及一种应用于岩土工程压力测试并可以顺着不规则表面密贴安装的数字化分布式压力传感器。 

背景技术

在隧道、边坡和大坝等岩土工程中，经常需要测试岩土体作用于人工结构上的荷载，即岩土压力。目前岩土压力一般采用压力盒进行测试。压力盒是一种饼状测试传感器，外壳采用不锈钢制作，内部设有不同类型的敏感元件，如振弦、电阻应变片等。压力测试采用频率仪等专门的读数设备。为了测试压力值，每个压力盒需引出一根测试电缆到结构外侧；为了明确电缆与压力盒的对应关系，需要在电缆末端贴上标签。 

采用压力盒测试岩土压力主要存在以下问题： 

（1）由于压力盒构造复杂，制作成本较高，因而在实际工程中不能大量布设，导致采集的压力信息比较有限。当岩土体与人工结构的接触面不规则时，少量压力信息点不足以全面反映结构承受的荷载特征；

（2）压力盒一般体积和重量都较大，当安装基面不是水平时安装固定比较困难，经常出现压力盒不能正对压力来源方向、不能与基面密贴的问题；

（3）由于每个压力盒都有一根引出电缆，当压力盒数量较多时，结构内埋有大量电缆，可能对结构受力性能造成一定影响，而电缆自身的保护也有一定困难；

（4）由于压力盒的标识完全依靠电缆末端的标签，由于工程施工环境恶劣，标签遗失、污损的现象经常发生，导致不能确定压力值对应的具体位置；

（5）压力盒读数需要用读数仪器一一测试，操作不方便，当压力盒数量较多、作业环境较恶劣时，压力测试十分繁琐。

由此可见，采用压力盒测试岩土体与人工结构间的接触压力存在不少问题，可能导致测试数据不充分、不准确，且使用不便、成本较高。因此，有必要开发一种压力信息点多、结构轻便、可以与不规则截面密贴、引线数量少、自动化程度高的新型压力传感器。 

实用新型内容

为了解决现有压力盒测试数据不充分、不准确，且使用不便、成本较高的技术问题，本实用新型提供一种引线少、布设方便、自动化程度高、可以全面获取岩土体与人工结构间界面上的压力的分布式压力传感器。 

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，一种分布式压力传感器，包括485中继器和压力测试单元，所述的485中继器和压力测试单元通过四芯电缆总线通信连接，所述的压力测试单元的数量至少为两个，各个压力测试单元并联至四芯电缆总线。 

所述的一种分布式压力传感器，还包括多个电缆接头，所述的485中继器和压力测试单元分别通过电缆接头连接至四芯电缆总线。 

所述的一种分布式压力传感器，所述的压力测试单元包括终端电路和压力敏感元件，所述的压力敏感元件和终端电路依次串联后再连接至四芯电缆总线。 

所述的分布式压力传感器，所述的终端电路包括单片机、编码器和模数转换器，所述的编码器和模数转换器分别通信连接至单片机，所述的单片机连接至四芯电缆总线。 

所述的分布式压力传感器，所述的压力敏感单元包括山字形称重传感器和电阻应变片，所述的电阻应变片设置于山字形称重传感器内部。 

本实用新型的有益效果是：通过编码器标识压力敏感元件，读取压力值的同时，也得到压力敏感元件的编码及所处位置；采用山字形称重传感器，可以大大减小压力敏感元件体积，方便的实现不同量程的压力测试；采用总线模式，可以方便地扩展一组分布式压力传感器的压力测试单元数量，可以根据需要选择压力测试点密度；采用485通信协议和并联模式，可以无限扩展压力测试系统，并可与上游工业化测试设备可靠连接；所有压力测试点只需一根电缆，减少了电缆对结构的影响，方便电缆的保护。 

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

附图说明

图1是本实用新型的构造示意图； 

图2是本实用新型的终端测试电路原理图；

图3是本实用新型的压力敏感单元结构图；

图4是本实用新型应用于隧道围岩压力测试的示意图；

图5是本实用新型在隧道围岩压力测试时的布设方法示意图； 

图6是本实用新型在隧道内布设多个断面时的数据通信示意图。