[发明专利]一种振弦式压力传感器

说明书

本发明提供一种振弦式压力传感器。所述压力传感器包括壳体、受力膜、传力活塞、活塞缸体、振弦、振弦夹紧装置、磁性线圈、传力活塞，所述受力膜为圆形膜片，受力膜一侧中心部位设有传力杆，另一侧侧中心部位设有凸块，外部设有与壳体形状相同的受力膜壳体，受力膜壳体两端分别与壳体和活塞缸体连接；所述受力膜传力杆一侧的传力活塞内设有与活塞缸体连通的液压腔，传力杆的自由端穿过活塞缸底和活塞腔与传力活塞直接连接，液压腔的腔口开设在传力活塞的外端面，并在其腔口密封设有与被测物体接触的柔性接触膜；振弦与固定在凸块上。本发明提高了压力测量精度，性能稳定可靠，适用于液体压力、混凝土和岩土体内力以及界面接触压力测量。

技术领域

本发明属于土木工程检测技术领域，涉及岩土压力检测仪器，具体是一种振弦式压力传感器。

背景技术

由于振弦传感器准确度高、性能可靠、寿命长，数据采集方便，制造简单、成本低等优点，已被广泛应用于岩土工程。振弦式传感器主要包括应变计、位移计、渗压计、钢筋计、压力盒和土压力计等，这些传感器通过采集振弦的频率，获取弦的应变，通过换算得到被测物体的位移、变形和压力。振弦式压力传感器主要部件有振弦、变形膜、软铁、磁铁和线圈构成的激励器等。变形膜为四周固支的金属薄圆板，振弦为钢丝，一端固定在信号线一侧，另一端连结在变形膜上。弦的中部装有一块软铁，置于磁铁和线圈构成的激励器的磁场中。变形模在均布压力和中部集中力作用下产生变形，带动钢弦变形，弦的固有频率也相应发生变化，此时向磁感线圈发射脉冲电流，钢弦在磁感线圈磁力作用下离幵平衡位罝，开始振动，通过磁感线圈获取钢弦的振动频率。

振弦式压力传感器主要有以下几种，一是直接引入液体至变形膜一侧，变形膜在液体压力作用下变形，该方式中变形膜腔侧壁受液体压力作用产生变形，影响变形膜变形的均匀性，量程较小，适用于测液体压力，如渗压计；二是用活塞和液体多次传递至变形膜，该方式压力经多传递至变形膜，量程大但压力不仅有损失，且有第一种方式的缺陷；三是用传力垫将被测物体压力作用于变形膜的中部，此种方式其传力垫直接作用于传力膜中部，传力垫与变形膜接端为平面，则接触面积会随压力增大逐渐变小，接触端为半球则接触面积随压力增大逐渐变大，反之亦然，变形膜受力和变形不均匀，适用于测固体的压力；四是通过压力作用于外壳的钢板变形，带动固定在钢板上的振弦的基座变位，从而使钢弦长度发生变化，这种采用钢板变形方式传力会使压力有一定损失，测得压力为钢板面上的平均作用力，如土压力计(盒)、锚索测力计。

发明内容

本发明根据现有技术的不足提供一种振弦式压力传感器，该压力传感器将传力杆与变形膜设为一体结构，传力杆直径小于变形膜，保持测点压力不变的传递给变形膜，能够解决因为多次传力、液压对变形膜变形的不利影响，提高压力测量精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案：所述一种振弦式压力传感器，包括壳体、设置在壳体一端的受力膜，在受力膜体一侧的传力活塞和活塞缸体，在壳体内设有振弦、振弦夹紧装置和磁性线圈，在壳体的另一端设有密封盖和电缆接头，其特征在于：所述受力膜为圆形膜片，其外部设有与壳体形状相同的受力膜外壳，在受力膜其中一侧中心部位设有凸块，另一侧中心部位设有传力杆，受力膜外壳一侧与壳体连接，另一侧与活塞缸体连接；所述传力活塞内设有与活塞缸体连通的液压腔，传力活塞的液压腔的腔口开设在传力活塞的外端面，并在其腔口密封设有与被测物体接触的柔性接触膜；所述传力杆的自由端穿过活塞缸体底伸入活塞缸体内与传力活塞直接连接；所述振弦与受力膜连接端通过振弦夹紧装置固定在凸块上。

本发明进一步的技术方案：所述受力膜、受力膜外壳、凸块和传力杆为一体式结构，均采用钢制材料制成。

本发明较优的技术方案：所述壳体、活塞缸体和受力膜外壳均为直径相同的圆筒状结构，相互直接通过丝扣连接，接触面之间用密封和密封胶密封。

本发明较优的技术方案：所述传力杆为圆柱形传力杆，其直径为传力膜直径的1/5～1/2。