[发明专利]一种3D打印岩土工程多参数监测的石墨烯传感器应用系统

说明书

本发明公开了一种3D打印岩土工程多参数监测的石墨烯传感器应用系统，具体包括倾角传感器、地下水位传感器、土压力传感器、土体分层沉降传感器和信号采集处理系统；所述倾角传感器固监测建筑物或土体的倾角；所述地下水位传感器用于监测地下水位；所述土压力传感器用于监测土压力；所述土体分层沉降传感器埋用于监测土体分层沉降；所述信号采集处理系统用于接收所述倾角监测数据、所述地下水位监测数据、所述土压力监测数据和所述土体分层沉降数据并将数据传输至信号采集处理系统的终端显示器。本发明将石墨烯传感器技术与3D打印技术结合，制作简单，经济实用。

技术领域

本发明涉及3D打印和石墨烯传感器领域，尤其涉及一种3D打印岩土工程多参数监测的石墨烯传感器应用系统。

背景技术

目前石墨烯传感器技术是极具挑战和潜力的发展方向，在智能建筑、航空航天等领域有广阔的发展前景。相比较传统的金属或半导体材料脆性大和易损坏等缺点，石墨烯材料柔韧性好，灵敏度高，易于加工，是制备传感器的理想材料。

3D打印是一项新兴的增材制造技术，具有快速成型的特点，能克服传统制造方法加工复杂，制造周期长，成本高昂的缺点，并且具有更高的打印精度。

我国基础设施建设快速发展，人工定期检查花费高且安全隐患巨大，急需一种能同时测得倾角、地下水位、土压力和土体分层沉降的传感器，尤其是如何监测土体的分层沉降是当前急需解决的工程问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种3D打印岩土工程多参数监测的石墨烯传感器应用系统，从而解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种3D打印岩土工程多参数监测的石墨烯传感器应用系统，包括倾角传感器、地下水位传感器、土压力传感器、土体分层沉降传感器和信号采集处理系统和终端显示器；

所述倾角传感器用于监测建筑物或土体的倾角并将倾角监测数据传输至信号采集处理系统；所述地下水位传感器用于监测地下水位并将地下水位监测数据传输至信号采集处理系统；所述土压力传感器用于监测土压力并将土压力监测数据传输至信号采集处理系统；所述土体分层沉降传感器用于监测土体分层沉降并将土体分层沉降监测数据传输至信号处理系统；

所述信号采集处理系统根据接收到的倾角监测数据、地下水位监测数据、土压力监测数据、土体分层沉降数据进行处理并将处理过的数据传输至终端显示器。

优选地，所述倾角传感器包括滑块、两个第一弹簧、两个第一石墨烯传感器、壳体、四个第一传力杆和两个传感器固定柱；

所述滑块滑动连接在壳体内部的中部，每个第一弹簧两端分别连接一个第一传力杆，所述第一弹簧一端通过第一传力杆与滑块相连，所述第一弹簧另一端通过另外的第一传力杆与第一石墨烯传感器相连接，所述第一石墨烯传感器通过传感器固定柱固定连接在壳体内壁。

优选地，所述倾角传感器的壳体、第一传力杆和第一石墨烯传感器、传感器固定柱为3D打印成型。

优选地，所述地下水位传感器包括盒体、透水石、柔性材料、石墨烯薄片、电极；所述盒体一侧呈敞口结构并固定连接透水石，所述盒体的内腔固定连接柔性材料，所述石墨烯薄片固定连接在柔性材料上，所述石墨烯薄片端头连接有电极。

优选地，所述盒体为3D打印成型。

优选地，所述土压力传感器包括第三石墨烯传感器、两个第三弹簧、两个支杆、两个圆盘、防水柔性膜和外盒；

所述外盒中部安装有第三石墨烯传感器，所述第三石墨烯传感器两端分别固定连接第三弹簧，所述第三弹簧远离所述第三石墨烯传感器的一端固定连接圆盘，所述支杆外伸部分与外盒连接处设置防水柔性膜。