[发明专利]一种模型试验应变砖传感器加工台及其操作方法

说明书

本发明公开了一种模型试验应变砖传感器加工台及其操作方法，它是由稳固系统、转动夹持系统和排线固定系统构成；其中，稳固系统由底座、转盘锁键和角度刻线构组成，底座设置转盘锁键和角度刻线，可控制并量化转盘旋转的角度；所述的转动夹持系统由转盘、滑轨、夹板、夹板锁键、夹板垫片和标尺组成，转盘上设有供夹板移动的滑轨，夹板锁键和标尺控制滑轨移动，能夹持不同尺寸应变砖；所述的排线固定系统由万向球、转动臂和排线夹组成，万向球与转动臂连接，可在任意角度夹紧固定排线，便于排线焊接。本发明通过转盘调整应变砖排线焊接角度，利用夹板和夹板垫片固定应变砖，具有传力均匀和尺寸可调的优点，提高工作效率、保证应变砖传感器良品率。

技术领域

本发明公布了一种模型试验应变砖传感器加工台及其操作方法，特别适用于加工地质力学模型试验中使用的应变砖传感器，可提高应变砖传感器的制作效率和精度。

背景技术

近年来，地质力学模型试验技术不断完善，据相似理论，选择合适模型材料，通过在模型围岩内部埋设监测传感器，借助测试仪器观测模型围岩应变数据变化规律，进而分析围岩的变形破坏机理，这种研究方法具有直观、简便的优点。目前越来越多的地下工程采用地质力学模型试验的方法进行研究，均取得良好研究效果。

模型试验应变数据获取主要依靠埋设在模型试验台内的应变感器，应变传感器大多为预埋式，应变传感器埋设和模型制作同步进行。为保证模型试验效果，需采用与围岩同种相似材料制作应变砖传感器，因此应变砖传感器的制作效率和精度决定了模型试验的工期和准确性，对实验成败至关重要。

目前，应变砖传感器制作分以下三步进行：（1）根据试验需要，借助专用模具，制作应变砖并风干，应变砖尺寸为边长2~5cm的立方体试块；（2）实验人员利用手工操作，在风干的应变砖表面黏贴三向应变花和接线端子，并使用电烙铁将应变花引线与排线在接线端子上进行焊接；（3）利用万用表检测焊接通路电阻，所有通路电阻在合理范围内，应变砖传感器制作成功。

由于应变砖强度较低，在黏贴应变花和接线端子以及焊接过程中，需反复转动移动应变砖，极易导致应变砖破碎。应变花引线为直径0.05~0.08mm金属导线，极易折断；接线端子边长仅有8mm，在应变砖上焊接应变花引线和排线极其困难。在焊接过程中，不仅要保证引线和导线搭接紧密，准确放置在接线端子上，还需使用焊锡丝和电烙铁，必须两个人紧密配合才能完成。因此应变砖传感器制作难度较大。

普通一维应变砖传感器仅需在应变砖表面黏贴1枚应变花，焊接6根引线，某些复杂试验需要制作三维应变砖传感器，即在1块应变砖上黏贴3枚应变花，焊接18根引线，需消耗大量时间和精力。若有一根引线焊接失败，则此应变砖失效，需重头制作。地质力学模型试验应变砖传感器制作，充斥着广大实验研究人员的辛酸与无奈。传统制作方法，焊接过程中需要人工固定夹持排线，手指距离电洛铁焊头较近，中心温度高达800℃，锡丝融化后易飞溅，烫伤试验操作人员。因此要加快模型试验进度，提高测试精度，必须保证应变砖传感器的制作效率和良品率，目前没有一套专用的工具或设备服务于应变砖传感器的制作，严重影响了模型试验的开展。

在本发明之前，申请号为2016203081306的专利，公布了一种用于快速焊接应变片的设备，其特征在于，设备主体为长方体结构，表面刻有四个圆弧形导线凹槽；凹槽的两端开口，一端连通着正方体结构的应变砖凹槽，放入应变砖、盖上导线盖板后可进行焊接。此专利每个应变砖凹槽连接两个导线凹槽，仅可可在应变砖上焊接2根引线，而一维应变砖传感器黏贴的应变花具有6根引线，且两根引线夹角为45度，此专利不适用于应变花传感器；且此专利应变砖凹槽尺寸固定，仅适合一种应变砖焊接，若应变砖尺寸发生变化，就无法放入凹槽进行焊接。

在本发明之前，申请号为2016111617593的专利，公布了一种便于焊接应变片与导线的简易装置及使用方法，其特征在于，由固定装置、弹簧压片、可滑移托盘和底座组成，其目的是提高应变片与导线的焊接效率，不适用于应变砖传感器的制作。