[实用新型]一种基于石墨烯的地层压力传感器

说明书

本实用新型涉及一种基于石墨烯的地层压力传感器，包括：壳体，在壳体内对称设置有两个测力结构，其中一个设置在壳体的内顶面，另一个设置在壳体的内底面，测力结构包括连接在壳体的内顶面或者内底面变形传递杆，水平的设置在壳体内壁之间的弹性膜，弹性膜和变形传递杆的端部接触，弹性膜背离变形传递杆端部的一面设置有石墨烯薄膜，石墨烯薄膜背离弹性膜的一面设置有电极；弹性膜的两端设置有电信号传递结构，电信号传递结构通过导线和电极连接，还包括凹槽，开设在壳体底部；挡土透水结构，设置在凹槽内。本装置能调节传感器的测量量程和分辨率，能对水土总压力及孔隙水压力同时进行检测，值得推广。

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种基于石墨烯的地层压力传感器。

背景技术

压力传感器是工业实践中常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。岩土及地下工程领域中，地层压力是十分重要的设计、施工、运维参数，其中最为关注的是地层的水土总压力以及孔隙水压力，同时测得两者，可以得到地层土骨架的有效应力，进而判断土体固结状态、强度水平等关键信息。

现有技术中，虽然能对压力进行测量，但没有一种能同时测得地层水土总压力以及孔隙水压力的压力传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于石墨烯的地层压力传感器，在于现有的传感器不能实现传感器的量程以及最小分辨率的灵活调节，不能同时测得地层水土总压力以及孔隙水压力。

本实用新型的技术方案是：一种基于石墨烯的地层压力传感器，包括：

壳体；

两个测力结构，沿壳体的中心对称设置在壳体的内顶面和内底面，包括：

变形传递杆，其一端对应连接在壳体的内顶面或者内底面；

弹性膜，水平的设置在壳体的内壁之间，其一面和变形传递杆背离内顶面或者内底面的端部接触；

石墨烯薄膜，设置在弹性膜背离变形传递杆端部的一面；

电极，设置在石墨烯薄膜背离弹性膜的一面；

电信号传递结构，选用导电材料，连接在弹性膜相对的两端和壳体内壁之间，通过导线和电极连接；

还包括凹槽，开设在壳体底部；

挡土透水结构，设置在凹槽内，用以防止地层土体细颗粒在地层压力下进入凹槽挤压壳体底部。

优选地，电信号传递结构包括固定杆，固定杆一端连接在壳体的内壁上，固定杆的另一端和弹性膜连接，其中一个固定杆背离弹性膜的一端穿出壳体的侧壁延伸到壳体外，且固定杆的延伸段上设置有调节结构，调节结构用于调节弹性膜及石墨烯薄膜的拉伸率。

优选地，调节结构包括穿设出壳体的固定杆上设置的一段螺纹以及套装在固定杆上的螺母。

优选地，弹性膜和固定杆、石墨烯薄膜均通过环氧树脂粘接，石墨烯薄膜和电极也通过环氧树脂粘接。

优选地，螺母上设置有刻度。

优选地，挡土透水结构包括固定在凹槽内的板体，板体上开设有多个用于地层孔隙水通过并防止地层土体颗粒通过的孔隙通道。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提供的一种基于石墨烯的地层压力传感器，能大规模使用。

2、本实用新型提供的一种基于石墨烯的地层压力传感器，通过调节结构能改变本装置的测量量程和分辨率。