[发明专利]一种用于地下砖石类文物结构裂缝宽度变化的测量装置

说明书

本发明公开了一种用于地下砖石类文物结构裂缝宽度变化的测量装置，包括螺旋压缩弹簧、塑料垫片和薄膜柔性压阻式压力传感器，两塑料垫片的第一表面分别固定在螺旋压缩弹簧的两端面，两塑料垫片的第二表面分别固定在两薄膜柔性压阻式压力传感器的感压面。本发明的测量装置利用薄膜柔性压阻式压力传感器将压力信号转化为电信号输出，再经过检测仪器得到弹簧的压力大小，通过胡克定律直接计算出弹簧的长度变化，进而得到地下砖石类文物结构裂缝宽度的变化，大大提高了裂缝宽度变化的测量精度，可以用于文物的长期监测。

技术领域

本发明涉及文物裂缝测量技术，特别涉及一种用于地下砖石类文物结构裂缝宽度变化的测量装置。

背景技术

地下文物结构物多为砖石结构，由于经历了成百上千年的风化，使得文物结构和材料性能等出现大幅度劣化，且地下文物所处的环境高湿、恒温以及多水，使得文物本体产生许多裂缝，这些裂缝随着时间进行缓慢而持续的发展。地下文物结构的裂缝宽度一般在10mm左右，变化缓慢，这种小尺度的裂缝为测量装置的设计和选取带来了许多困难。如何合理监测地下砖石结构物的裂缝变化，并为后续的文物保护提供数据支持是地下砖石类文物结构保护的重中之重。

由于文物保护特点，常规的裂缝观测技术手段需要在文物上固定标尺或者黏贴标志物，但这种方式会因为文物本身的特点而受到较大限制，导致精度不高、持续性较差。当前地下文物结构裂缝的检测手段主要包括人工巡检以及无损检测两种。其中人工巡检方法高度依赖人工与工具，需要经验丰富的测量人员对文物裂缝的位置、宽度等进行检测和记录，但该方法会由于操作不当容易损坏砖石文物本体，也会由于测量人员的不同水平导致检测精度较低、效率低下。无损检测是通过照相机对文物拍照进行图像识别，但该方法受照相机的精度以及检测环境的影响较大。所以，针对地下空间内可见度低的情况，常规的测量方法难以准确测量，且难以实现长期监测的情况，有必要设计一种便携、高精度、轻扰动，且可长期测量地下砖石类文物结构裂缝宽度变化的测量装置。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种用于地下砖石类文物结构裂缝宽度变化的测量装置。

技术方案：本发明的一种用于地下砖石类文物结构裂缝宽度变化的测量装置，包括螺旋压缩弹簧、塑料垫片和薄膜柔性压阻式压力传感器，两塑料垫片的第一表面分别固定在螺旋压缩弹簧的两端面，两塑料垫片的第二表面分别固定在两薄膜柔性压阻式压力传感器的感压面。

进一步，薄膜柔性压阻式压力传感器的直径大于塑料垫片的直径，塑料垫片的直径大于螺旋压缩弹簧的外径。

进一步，螺旋压缩弹簧为圆柱体压缩弹簧，截面为金属圆形截面，螺旋压缩弹簧的两个端面并紧且磨平。

进一步，塑料垫片的表面为圆形。

进一步，薄膜柔性压阻式压力传感器的表面为圆形。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、本发明的测量装置利用薄膜柔性压阻式压力传感器将压力信号转化为电信号输出，经过检测仪器测得弹簧的压力大小，通过胡克定律计算得到弹簧的长度变化，进而得到地下砖石类文物结构裂缝宽度的变化，大大提高了裂缝宽度变化的测量精度，并且可以用于文物的长期监测；

2、本发明的测量装置在两端均安装压力传感器，可相互校核数据结果，取两个压力传感器测得的压力平均值作为弹簧压力值，进一步提高了测量结果的精确性；同时也提高冗余度，防止测量装置出现一侧失灵等情况；

3、本发明的测量装置通过磨平的弹簧端面与塑料垫片相接触，扩大了受力面积、降低了压强；通过圆形表面的薄膜柔性压阻式压力传感器与文物裂缝表面相接触，扩大了接触面和提供柔性的接触，大大降低了测量装置使用过程中对裂缝结构的扰动和损坏；

4、本发明的测量装置体积小、轻便，长度可根据不同尺寸的裂缝随意进行压缩，且易于放置，能够自固定于文物裂缝内，对于一些不方便测量的裂缝位置，也能起到很好的测量效果；