[发明专利]基于全桥电测法的微型电阻式位移计

说明书

技术领域

本发明属于地质力学模型试验技术领域；特别涉及到一种用于地质力学模型试验中的简易微型电阻式位移计的结构设计。

背景技术

地质力学模型试验能够模拟工程结构的应变、位移特点，又能近似模拟岩体断层等地质因素对工程结构稳定性的影响，因此其在水利、采矿、隧道等工程设计中有着极其重要的作用并得到了广泛的应用，例如中国的大中型拱坝基本都做过地质力学模型试验。

地质力学模型试验中，在荷载作用下结构表面和基础岩体内部的位移情况是主要的测量内容，通过位移可以反映出结构及基础岩体的应力、应变情况及各部位的安全稳定性，进而得到工程的最终安全性分析结果。但是，地质力学模型试验需要测量比较多的点位移，而且有时候测点需要布置在岩体模型的内部；但是模型本身尺寸不大，位移测量装置不能过大以对结构及岩体应力分布状况产生影响。综上，地质力学模型试验需要一种微型、轻质、灵敏度高、稳定性好的位移测量装置。虽然近年来涌现出光纤传感器等高科技测量装置，但这些成本较高，而且易受干扰，严重阻碍了其的推广。

山东大学曾申请过“用于地质力学模型试验的微型内置悬梁式位移计”（公开(公告)日:2009.01.14，公开(公告)号:CN101344372）。这是一种用于地质力学模型试验的微型内置悬臂梁式位移计，包括弹簧片、钢丝绳、应变片，其特征在于：钢丝绳的两端分别连接于弹簧片上端和模型体内部测点处的固定片；在弹簧片上端设有调节螺栓，弹簧片下端固定于厚钢条上，应变片设置于靠近弹簧片下端的根部并通过信号线与信号接收处理装置相连接。该位移计采用半桥法测量，测量精度不高；而且，此发明更偏重测量岩体结构的内部位移值。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于全桥电测法的微型电阻式位移计，本发明可以测量坝体或岩体表面的位移，而且具有微型、轻质、灵敏度高、稳定性好的特点，特别适用于地质力学模型试验。

本发明提出的一种基于全桥电测法的微型电阻式位移计，其特征在于，用于地质力学模型试验中的位移测量，该位移计主要包括薄铜片，测试螺栓，保护壳，4个应变片及其导线,带孔底座；其中，测试螺栓固定在薄铜片的上端，薄铜片的中部和下端置于保护壳中，薄铜片的中部两侧表面的相对位置粘接四个应变片，薄铜片的下部与底座固定；4个应变片分别与导线相连接组成全桥电路。

该底座可为塑料底座，可由底板和竖板组成，底板一端为一圆孔，用于与地质力学模型固定，底座另一端也有一小圆孔，用于穿插4根导线；竖板结合在底板一端上开有两个孔，用于将底座与薄铜片下部通过固定螺栓固定。

该薄铜片约为0.5mm厚的薄铜片，高度约为3.6cm，上窄下宽，上部最窄处约为0.9cm，下部最宽处约为1.5cm，薄铜片下部固定在塑料底座上；4个箔式电阻应变片置于铜片两侧表面中部，其中，第一应变片和第四应变片，第二应变片和第三应变片分别处于铜片两侧相同位置。

该每个应变片表面均涂有石蜡加凡士林密封，用于防潮和隔温，以提高稳定性；

该位移计的总体大小可为1cm*2cm*3.5cm。

本发明的特点及有益结果：

本位移计可以埋入基础岩体模型的内部，也可以布置在结构表面的测点。本位移计一端固定在铁架上，当另一端发生位移时，铜片会产生弯曲；使用全桥法测量铜片两面的应变差，进而换算得到铜片的位移值；本位移计将位移值转化为极其灵敏的电信号进行测量；而且本位移计只使用电阻片、薄铜片、细导线、塑料板等简单材料，加工、使用简单方便，大大节约了成本。

本位移计构造、使用简单，成本较低；使用全桥法灵敏度高；位移计布置方便，可以测量坝体或岩体模型表面位移，也可以测量岩体模型内部位移；位移计尺寸较小，对结构应力分布影响较小；测量技术简单易学，成本低，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明的位移计侧视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图2的A-A剖面的正剖视图；

图4为本发明的位移计后视图；

图5为本发明的电路简化图；

其中，1薄铜片，2测试螺栓（2-1螺母，2-2螺帽），3保护壳，4应变片（4-1应变片1，4-2应变片2，4-3应变片3，4-4应变片4）,5固定螺栓（5-1固定螺栓1、5-2固定螺栓2），6底座,7导线（导线A，导线B，导线C，导线D）；R1、R2、R3、R4分别对应应变片1、2、3、4，A/C导线连接电源、B/D两端连接测量仪器。

具体实施方式