本發(fā)明涉及土體壓力測量領(lǐng)域，具體而言，涉及一種壓力傳感器及土體壓力監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

工程施工中，例如隧道施工，需要在墻體中設(shè)置壓力傳感器以檢測混凝土中的壓力變化情況。由于現(xiàn)有的壓力傳感器只能測量一個(gè)方向的土體壓力。當(dāng)需要測量不同方向的土體壓力時(shí)需在不同方向上填埋多個(gè)壓力傳感器，這既提高了檢測成本，又可能因土體中傳感器設(shè)置過多而造成土體松動的問題。

并且，現(xiàn)有裝置通過圓柱或一層膜片傳遞土體壓力，裝置與土體接觸面存在應(yīng)力分布不均的情況，可能導(dǎo)致傳感器監(jiān)測誤差。有的傳感器只設(shè)置了應(yīng)變監(jiān)測光柵，沒有設(shè)置溫度補(bǔ)償光柵，無法剔除溫度影響，監(jiān)測誤差增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種壓力傳感器及土體壓力監(jiān)測裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的壓力傳感器功能單一、操作復(fù)雜的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種壓力傳感器，包括：殼體，殼體具有至少兩個(gè)方向上的安裝面；至少兩個(gè)傳壓部，各傳壓部設(shè)置在殼體的不同安裝面上，傳壓部具有受壓膜片和待檢測膜片，受壓膜片受到來自被測土體的壓力后通過介質(zhì)將壓力傳遞給待檢測膜片，使待檢測膜片受力形變；用于檢測待檢測膜片的所受應(yīng)力的應(yīng)力檢測部，應(yīng)力檢測部為多個(gè)，各待檢測膜片處均設(shè)置有應(yīng)力檢測部。

進(jìn)一步地，殼體為六面體結(jié)構(gòu)，殼體的每個(gè)安裝面上都設(shè)置有傳壓部，每個(gè)傳壓部上均設(shè)置有應(yīng)力檢測部。

進(jìn)一步地，傳壓部具有腔體，腔體中填充有液壓油，受壓膜片受壓后推動液壓油向待檢測膜片施壓。

進(jìn)一步地，待檢測膜片與受壓膜片相對設(shè)置，且待檢測膜片相對于受壓膜片靠近安裝面。

進(jìn)一步地，傳壓部的至少一部分凸出設(shè)置在安裝面的外側(cè)，且受壓膜片位于安裝面的外側(cè)。

進(jìn)一步地，安裝面具有避讓孔，傳壓部嵌設(shè)在避讓孔處，待檢測膜片與安裝面平齊。

進(jìn)一步地，傳壓部具有液壓油嘴，液壓油嘴與腔體連通。

進(jìn)一步地，傳壓部為圓柱形結(jié)構(gòu)，圓柱形結(jié)構(gòu)的側(cè)面上具有液壓油嘴，且受壓膜片和待檢測膜片位于圓柱形結(jié)構(gòu)的相對設(shè)置的平面上。

進(jìn)一步地，各傳壓部上的應(yīng)力檢測部之間串聯(lián)或并聯(lián)。

進(jìn)一步地，壓力傳感器包括多個(gè)固定柱，多個(gè)固定柱兩兩一組分別安裝在待檢測膜片上，同一待檢測膜片上的兩個(gè)固定柱間隔設(shè)置，應(yīng)力檢測部為測力光柵，測力光柵的兩端分別與同一組的兩個(gè)固定柱連接。

進(jìn)一步地，壓力傳感器還包括溫度補(bǔ)償部，溫度補(bǔ)償部設(shè)置在殼體內(nèi)并與應(yīng)力檢測部連接。

進(jìn)一步地，壓力傳感器還包括溫度補(bǔ)償部，溫度補(bǔ)償部為設(shè)置在殼體內(nèi)的溫度補(bǔ)償光柵。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種土體壓力監(jiān)測裝置，包括壓力傳感器，壓力傳感器為上述的壓力傳感器。

進(jìn)一步地，土體壓力監(jiān)測裝置還包括光纖光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀與壓力傳感器連接，以接收并顯示壓力傳感器的檢測信號。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，使用該壓力傳感器檢測土體壓力時(shí)，將該壓力傳感器置于被測土體中，由于殼體上的至少兩個(gè)不同方向的安裝面上均設(shè)置有傳壓部，因而各受壓膜片受到的土體壓力的方向也會不同，受壓膜片受到的土體壓力通過流體介質(zhì)傳遞給待檢測膜片，應(yīng)力檢測部通過檢測各待檢測膜片的形變就能檢測不同方向的土體壓力。

也就是說，本發(fā)明中的壓力傳感器具有同步多面檢測的功能，可以一次性的測量土體內(nèi)多個(gè)方向上的壓力情況具有操作簡便、檢測效率高、功能豐富的特點(diǎn)。由于無需填埋多個(gè)壓力傳感器，一方面降低了檢測成本，一方面避免了土體中因填埋過多的壓力傳感器造成土體松動的問題。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了圖1中的壓力傳感器的局部剖視示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、殼體；20、傳壓部；21、受壓膜片；22、待檢測膜片；23、液壓油嘴；30、應(yīng)力檢測部；40、溫度補(bǔ)償部；50、固定柱。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的壓力傳感器功能單一、操作復(fù)雜的問題土體壓力，本發(fā)明提供了一種壓力傳感器。

如圖1和圖2所示，該壓力傳感器包括：殼體10，殼體10具有至少兩個(gè)方向上的安裝面；至少兩個(gè)傳壓部20，各傳壓部20設(shè)置在殼體10的不同安裝面上。傳壓部20具有受壓膜片21和待檢測膜片22，受壓膜片21受到來自被測土體的壓力后通過流體介質(zhì)將壓力傳遞給待檢測膜片22，使待檢測膜片22受力形變。該壓力傳感器還具有用于檢測待檢測膜片22的所受應(yīng)力的應(yīng)力檢測部30，應(yīng)力檢測部30為多個(gè)，各待檢測膜片22處均設(shè)置有應(yīng)力檢測部30。

使用該壓力傳感器檢測土體壓力時(shí)，將該壓力傳感器置于被測土體中，由于殼體10上的至少兩個(gè)不同方向的安裝面上均設(shè)置有傳壓部20，因而各受壓膜片21受到的土體壓力的方向也會不同，受壓膜片21受到的土體壓力通過流體介質(zhì)傳遞給待檢測膜片22，應(yīng)力檢測部30通過檢測各待檢測膜片22的形變就能檢測不同方向的土體壓力。

也就是說，本發(fā)明中的壓力傳感器具有同步多面檢測的功能，可以一次性的測量土體內(nèi)多個(gè)方向上的壓力情況，從而具有操作簡便、檢測效率高、功能豐富的特點(diǎn)。由于無需填埋多個(gè)壓力傳感器，一方面降低了檢測成本，另一方面避免了土體中因填埋過多的壓力傳感器造成土體松動的問題。

在本實(shí)施例中，受壓膜片21的作用是承受土體的壓力，由于土體在受壓膜片21的表面可能分布不均，這樣就會導(dǎo)致受壓膜片21的形變不是均勻的，從而導(dǎo)致檢測誤差。為了消除這種誤差，該壓力傳感器還設(shè)置有待檢測膜片22。受壓膜片21受壓后，通過流體介質(zhì)將壓力傳遞到待檢測膜片22上，通過介質(zhì)傳導(dǎo)，消除待檢測膜片22受力不均勻的情況，從而可以減小土體壓力分布不均勻造成的測量誤差。

如圖1所示，殼體10為六面體結(jié)構(gòu)，殼體10的每個(gè)安裝面上都設(shè)置有傳壓部20，每個(gè)傳壓部20上均設(shè)置有應(yīng)力檢測部30。這樣，使用一個(gè)該壓力傳感器可以同時(shí)測量六個(gè)方向上的土體壓力，與現(xiàn)有技術(shù)中只能測得一個(gè)方向的土體壓力的壓力傳感器相比，省去了在土體的不同方向上填埋多個(gè)壓力傳感器，既降低了檢測成本，又避免了土體中因填埋過多的壓力傳感器造成土體松動的問題。

可選的，傳壓部20具有腔體，腔體中填充有液壓油，受壓膜片21受壓后推動液壓油向待檢測膜片22施壓。液壓油就是上述的介質(zhì)。受壓膜片21受到的不均勻的應(yīng)力通過液壓油傳遞到待檢測膜片22后變成分布均勻的應(yīng)力，從而可以減少應(yīng)力檢測部30的測量誤差。

為了便于傳壓，待檢測膜片22與受壓膜片21相對設(shè)置，且待檢測膜片22相對于受壓膜片21靠近安裝面。

可選的，傳壓部20的至少一部分凸出設(shè)置在安裝面的外側(cè)，且受壓膜片21位于安裝面的外側(cè)。由于受壓膜片21的形變量大小直接反應(yīng)所受土體壓力的大小，因而將受壓膜片21凸出設(shè)置在安裝面的外側(cè)，可以使其直接與土體接觸。

可選的，安裝面具有避讓孔，傳壓部20嵌設(shè)在避讓孔處，待檢測膜片22與安裝面平齊。作為一種可選的實(shí)施方式，也可將待檢測膜片22凸出設(shè)置在安裝面的內(nèi)側(cè)，使連接受壓膜片21與待檢測膜片22的側(cè)面嵌設(shè)在避讓孔處，為了使傳壓部20能牢固設(shè)置在殼體10上，傳壓部20的側(cè)面可與殼體10的安裝面焊接連接。

可選的，傳壓部20具有液壓油嘴23，液壓油嘴23與腔體連通。通過液壓油嘴23以添加或減少腔體中的液壓油。在無需添加或減少液壓油的情況下，液壓油嘴23上蓋設(shè)有密封蓋。

如圖1所示，傳壓部20為圓柱形結(jié)構(gòu)，圓柱形結(jié)構(gòu)的側(cè)面上具有液壓油嘴23，且受壓膜片21和待檢測膜片22位于圓柱形結(jié)構(gòu)的相對設(shè)置的平面上。受壓膜片21和待檢測膜片22相對設(shè)置，有利于土體壓力的直接傳遞而不會改變應(yīng)力的方向。

可選的，各傳壓部20上的應(yīng)力檢測部30之間串聯(lián)或并聯(lián)。本實(shí)施例中，在殼體10的其中一個(gè)安裝面上開設(shè)有用于穿過接線的兩個(gè)過孔，接線的一端從穿進(jìn)殼體10，將多個(gè)應(yīng)力檢測部30串聯(lián)之后從另一個(gè)過孔中穿出，并且接線穿出過孔后還能穿進(jìn)另外一個(gè)壓力傳感器的過孔中，以連接多個(gè)壓力傳感器。

如圖2所示，壓力傳感器包括多個(gè)固定柱50，多個(gè)固定柱50兩兩一組分別安裝在待檢測膜片22上，同一待檢測膜片22上的兩個(gè)固定柱50間隔設(shè)置，應(yīng)力檢測部30為測力光柵，測力光柵的兩端分別與同一組的兩個(gè)固定柱50連接。

在本實(shí)施例中，兩個(gè)固定柱50垂直于待檢測膜片22設(shè)置。且兩個(gè)固定柱50對稱設(shè)置在待檢測膜片22上。待檢測膜片22受壓形變，會引起兩個(gè)固定柱50的間距變化，進(jìn)而使測力光柵發(fā)生波長漂移，即光柵所受應(yīng)力或溫度發(fā)生改變時(shí)反射波長產(chǎn)生改變，通過檢測波長的改變實(shí)現(xiàn)對土體壓力變化進(jìn)行檢測。

如圖2所示，壓力傳感器還包括溫度補(bǔ)償部40，溫度補(bǔ)償部40設(shè)置在殼體10內(nèi)并與應(yīng)力檢測部30連接。由于在測量土體壓力過程中需要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，而在不同時(shí)間段內(nèi)土體的溫度有所變化，考慮溫度變化可能會降低應(yīng)力檢測部30的檢測精度，故而在殼體10內(nèi)設(shè)置溫度補(bǔ)償部40，以確保應(yīng)力檢測部30的檢測精度。

在本實(shí)施例中，應(yīng)力檢測部30為測力光柵，前面已經(jīng)提到，光柵在所受應(yīng)力或溫度發(fā)生改變時(shí)反射波長都會產(chǎn)生改變，為了消除溫度變化對測力光柵的波長的影響，在殼體10內(nèi)設(shè)置溫度補(bǔ)償部40，即溫度補(bǔ)償光柵，將其置于殼體10內(nèi)的不會產(chǎn)生形變的位置，在該位置處，光柵的波長只會因溫度不同而產(chǎn)生變化，通過檢測該溫度補(bǔ)償光柵的波長的變化情況，即可知曉測力光柵在檢測土體壓力的同時(shí)因溫度不同引起的波長的變化量，從而就能間接得出測力光柵因土體壓力變化產(chǎn)生的那部分波長的變化量。因此，溫度補(bǔ)償部40的設(shè)置可以提高壓力傳感器的檢測精度。

本發(fā)明還提供了一種土體壓力監(jiān)測裝置，包括壓力傳感器，壓力傳感器為上述的壓力傳感器。通過使用該壓力傳感器可以同時(shí)測得多個(gè)方向上的土體壓力，省去了在土體的不同方向上填埋多個(gè)壓力傳感器，既降低了檢測成本，又避免了土體中因填埋過多的壓力傳感器造成土體松動的問題。

可選的，土體壓力監(jiān)測裝置還包括光纖光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀與壓力傳感器連接，以接收并顯示壓力傳感器的檢測信號。通過光纖光柵解調(diào)儀接收并顯示壓力傳感器傳遞的檢測信號，就可知曉土體壓力的大小及其變化情況。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

本發(fā)明中的壓力傳感器具有同步多面檢測的功能，可以一次性的測量土體內(nèi)多個(gè)方向上的壓力情況，從而具有操作簡便、檢測效率高、功能豐富的特點(diǎn)。由于無需填埋多個(gè)壓力傳感器，一方面降低了檢測成本，一方面避免了土體中因填埋過多的壓力傳感器造成土體松動的問題。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。