[发明专利]薄膜式土压力传感器标定装置及标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜式土压力传感器标定装置。

本发明还涉及一种采用薄膜式土压力传感器标定装置的标定方法。

背景技术

随着传感器技术的飞速发展，出现了一大批微型传感器。在岩土行业，体积较大的土压力盒已经逐渐退出了历史的舞台，越来越多的新型土压力传感器进入了人们的视线。例如薄膜式土压力传感器，凭借着其微型、精确、灵敏、廉价等优点被岩土行业人士所青睐。其中，薄膜式土压力传感器的标定就成为了至关重要的问题，它是连接传感器与岩土力学问题的纽带，决定着传感器能否在岩土领域进行准确的测量。采用合适的标定设备能够更好地帮助我们了解传感器的特性，更准确地绘制出传感器的标定曲线，但现有的与本发明相近的技术主要是针对传统的土压力盒的标定设备，而传统的土压力盒和薄膜式土压力传感器不仅形状大小不一样，而且材质也是完全不一样，因此传统的土压力盒标定装置对于薄膜式土压力传感器已经完全不再适用。同样，以前针对传统的土压力盒标定装置而设计的标定方法也不再适用于薄膜式土压力传感器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于薄膜式土压力传感器标定的、结构简单、标定方便的薄膜式土压力传感器标定装置。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种适用于薄膜式土压力传感器标定的、操作简单、标定方便的采用薄膜式土压力传感器标定装置的标定方法。

针对薄膜式土压力传感器标定装置而言，本发明的薄膜式土压力传感器标定装置包括：I)一基座，基座设有向上延伸的凸缘；II)设在基座上方的充土环，充土环的下表面与凸缘的上表面密封固定；III)设在充土环上方的荷载环，荷载环的下表面与充土环的上表面密封固定，荷载环的环壁上设有一压力表连接孔，荷载环内部放置有一荷载体，荷载体设有一可测试压力的压力表；IV)设在荷载环上方的加压盖，加压盖的顶部设有一压力台连接孔；其中，基座、充土环、荷载环和加压盖的内壁围成一具有光滑表面的内部空间。

该薄膜式土压力传感器标定装置针对薄膜式土压力传感器薄而小的结构特点设计，具有体积小、结构简单、标定方便的优点。

优选的，基座、充土环和荷载环通过多个贯穿的定位固定螺栓连接。该结构保证了整个薄膜式土压力传感器标定装置的整体性。

优选的，荷载体为充水橡皮囊，充水橡皮囊内部设有一压力表，充水橡皮囊的外部设有压力表读数装置，压力表读数装置通过压力表连接孔与压力表连接。荷载体为充水橡皮囊。荷载环内采用水作为介质对土体加压，保证了标定土体中的荷载均布。

优选的，基座与充土环之间设有第一垫片。另一种优选的方案，充土环与荷载环之间设有第二垫片。上述第一垫片和第二垫片保证了基座与充土环、充土环和荷载环之间的密封性。

优选的，凸缘的环壁上设有供传感器传输线通过的引线孔，引线孔内设有橡胶垫。传感器传输线从引线孔中穿过，减少了传感器传输线在标定土体的长度，保证了标定土体的完整性。

优选的，充土环包括一铸铁环，铸铁环的内部套有一玻璃环。更进一步的优选，铸铁环与玻璃环之间设有一橡胶环。采用玻璃作为充土环的内壁，减小了标定土体与内壁之间的摩擦力，提高了标定的准确性。

针对采用薄膜式土压力传感器标定装置的标定方法而言，本发明的采用薄膜式土压力传感器标定装置的标定方法，包括以下步骤：

i)将标定土体放置在基座的内部，并使基座内的标定土体的上表面与基座的上表面处于同一平面；

ii)将待标定的传感器平放在基座内的标定土体的上表面中心，基座的外部设有数据采集设备，该传感器通过传感器传输线与数据采集设备相连；

iii)将充土环安装在基座的上方，再用标定土体填满充土环内部，充土环内的标定土体的上表面与充土环的上表面处于同一平面；

iv)将荷载环安装在充土环上方，再调整放置在荷载环中的荷载体的位置，使该荷载体平铺在充土环内的标定土体的上表面上；

v)将加压盖安装在荷载环上方，并通过压力台连接孔将加压盖与压力仪连接；

vi)压力仪施加压力在荷载体上，并通过该荷载体和标定土体传送至待标定的传感器，对该传感器进行预压；

vii)预压结束后，压力仪分别施加不同的压力至传感器，并分别记录对应的压力表读数装置的压力表读数和数据采集设备采集的传感器输出电压；

viii)对上述纪录的压力表读数和传感器输出电压进行处理，得到该传感器在该标定土体中的标定曲线。