專利名稱：一種可反映巖土內(nèi)力變化以及內(nèi)部位移的傳感檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測裝置，具體是一種可反映巖土內(nèi)力變化以及內(nèi)部位移的傳感檢測裝置。
(二 )背景技術(shù)：
在我國，山區(qū)丘陵地域廣闊，而公路一般沿山而建。這就造成了因塌方而起的許多自然災(zāi)害。邊坡、隧道的塌方等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，每年都會造成巨大的財產(chǎn)損失，甚至?xí)＜吧踩?。中國專?01010195972. 2《基于全方位傾斜傳感器和全方位視覺傳感器的泥石流、塌方檢測裝置》給出了一種泥石流、塌方的檢測裝置，解決了以往發(fā)生泥石流、塌方需要
人工檢測的問題。但這種檢測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且不能檢測內(nèi)部受力變化，當(dāng)檢測到塌方時已經(jīng)比較晚了，不能起到預(yù)測的作用，因而不能將災(zāi)害的損失降到最低，不利于推廣使用。中國專利CN200820218271. 4，《用于監(jiān)測隧道巖體塌方的報警裝置》公布了一種用于監(jiān)測隧道巖體塌方的報警裝置。這種方法，雖然對巖土的位移做了檢測，但由于只檢測了表面的位移，不能檢測內(nèi)部受力變化，也不能達(dá)到預(yù)測預(yù)防的目的

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可反映巖土內(nèi)力變化以及內(nèi)部位移的檢測裝置。通過檢測巖土內(nèi)力的變化以及內(nèi)部位移的變化，可以預(yù)測、預(yù)報邊坡及隧道的塌方，對地質(zhì)災(zāi)害起到預(yù)測預(yù)防的作用，將災(zāi)害的損失將到最低，最大限度地保護(hù)地質(zhì)災(zāi)害危害地區(qū)的人民生命和財產(chǎn)安全。本發(fā)明的目的是這樣達(dá)到的檢測裝置由一個感應(yīng)器、兩根感應(yīng)桿和兩根拉繩構(gòu)成，感應(yīng)器的兩端分別連接拉繩的一端，拉繩的另一端固定在感應(yīng)桿上，兩感應(yīng)桿固定在需檢測的巖石或泥土中。感應(yīng)器由滑動桿組件，外部套筒和內(nèi)部電阻絲圈構(gòu)成。外部套筒的前面部分是滑動桿導(dǎo)槽，后面是固定套筒，前端設(shè)有滑動桿密封螺栓，后端設(shè)有套筒端密封螺栓。固定套筒內(nèi)安裝滑動桿組件和內(nèi)部電阻絲圈。內(nèi)部電阻絲圈為圓筒狀，有外部絕緣圈和內(nèi)部電阻絲安裝圈內(nèi)外兩層，緊貼在外部套筒的固定套筒內(nèi)?；瑒訔U組件包括滑動桿、受力彈簧、滑動刷、套筒端彈簧支撐圈、滑動桿末端彈簧支撐圈、滑動刷連接導(dǎo)線以及滑動刷輸出引線。滑動桿組件的滑動桿一端連接在滑動桿連接螺栓上，另一端固定在滑動桿末端彈簧支撐圈上。受力彈簧套裝在滑動桿上，位于套筒端彈簧支撐圈和滑動桿末端彈簧支撐圈之間，受力彈簧的一端固定在套筒端彈簧支撐圈上?；瑒铀閳A圈型導(dǎo)電金屬，固定安裝在滑動桿末端彈簧支撐圈上，并與滑動桿末端彈簧支撐圈絕緣，位于內(nèi)部電阻絲圈內(nèi)側(cè)?；瑒铀⑴c內(nèi)部電阻絲圈內(nèi)層的電阻絲定位槽上的電阻絲恰好接觸，滑動刷輸出引線通過滑動刷連接導(dǎo)線與滑動刷短路連接。
內(nèi)部電阻絲圈有外部絕緣圈和內(nèi)部電阻絲安裝圈兩層，在內(nèi)部電阻絲安裝圈上180度對稱開著上下兩排用于固定電阻絲位置的電阻絲定位槽，電阻絲定位槽垂直貫通內(nèi)部電阻絲安裝圈的圓筒壁。電阻絲環(huán)繞在定位槽內(nèi)、緊貼在內(nèi)部電阻絲安裝圈外壁上，一端短路連接電阻絲輸出引線，電阻絲定位槽的個數(shù)按照需要的電阻絲長度設(shè)置有N個，上面一排的定位槽與下面一排的定位槽錯位排列?；瑒铀⑦B接導(dǎo)線松散地套裝在滑動桿上位于受力彈簧以內(nèi)，一端短路連接滑動刷，另一端短路連接滑動刷輸出引線。所述受力彈簧外部涂有絕緣漆，滑動刷連接導(dǎo)線和滑動刷輸出引線的外部絕緣。本發(fā)明具有以下積極意義I、本發(fā)明巧妙利用巖土內(nèi)力變化以及內(nèi)部位移產(chǎn)生的力學(xué)變化導(dǎo)致受力彈簧變形，進(jìn)而改變相關(guān)聯(lián)電阻值的簡單原理，為感應(yīng)、感知地質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化和受力變化提供了最直接、最方便的傳感技術(shù)和傳感裝置。利用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測、預(yù)報，并監(jiān)控其災(zāi)害的發(fā)展?fàn)顩r，避免二次災(zāi)害的發(fā)生，將地質(zhì)災(zāi)害的損失將到最低。 2、結(jié)構(gòu)簡單、方便實(shí)用，無需人員現(xiàn)場檢測。檢測輸出信號為電信號，可以將信號輸出直接連接到計算機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測。3、發(fā)展前景和應(yīng)用價值大。


圖I是本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是感應(yīng)器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是滑動桿組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是外部套筒結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是內(nèi)部電阻絲圈外形示意圖。圖6是內(nèi)部電阻絲圈的內(nèi)部電阻絲安裝圈示意圖。圖7是電阻絲在內(nèi)部電阻絲安裝圈上的安裝示意圖。圖8本發(fā)明具體應(yīng)用示意圖。圖中，1-1、1-2感應(yīng)桿，2-U2-2拉繩，3感應(yīng)器，4滑動桿連接螺栓，5滑動桿，6滑動桿密封螺栓，7套筒端彈簧支撐圈，8固定套筒，9受力彈簧，10內(nèi)部電阻絲圈，11滑動桿末端彈簧支撐圈，12套筒端密封螺栓，13電阻絲輸出引線，14滑動刷輸出引線，15導(dǎo)線輸出密封孔，16滑動刷連接導(dǎo)線，17滑動刷，18滑動桿導(dǎo)槽，19密封膠墊，20外部絕緣圈，21內(nèi)部電阻絲安裝圈，其中22-1、22-2 22-N為電阻絲定位槽，23電阻絲，24 土或巖石，25地面。
具體實(shí)施例方式附圖給出了本發(fā)明的具體實(shí)施例。檢測裝置由一個感應(yīng)器3、兩根感應(yīng)桿1-1、1-2和兩根拉繩2-1、2_2構(gòu)成。連接螺栓4為帶環(huán)的圓柱體，連接感應(yīng)器的滑動桿和拉繩，與滑動桿的連接用螺栓，與拉繩的連接通過連接螺栓上的環(huán)實(shí)現(xiàn)。使用時，將感應(yīng)桿埋在需要檢測的坡土或巖石中。感應(yīng)器3是本發(fā)明的關(guān)鍵部件，由滑動桿組件、外部套筒和內(nèi)部電阻絲圈構(gòu)成。外部套筒為圓筒型，用于固定和安裝滑動桿裝置、內(nèi)部電阻絲圈，傳遞感應(yīng)桿一端的位移關(guān)系。內(nèi)部電阻絲圈緊貼在外部套筒的固定套筒8內(nèi)。外部套筒前面部分是滑動桿導(dǎo)槽18，后面是固定套筒8，前端設(shè)有滑動桿密封螺栓6，后端設(shè)有套筒端密封螺栓12?；瑒訔U導(dǎo)槽18其內(nèi)徑略大于滑動桿外徑，用于固定滑動桿的滑動路徑?；瑒訔U組件和內(nèi)部電阻絲圈安裝在外部套筒的固定套筒8內(nèi)，用滑動桿密封螺栓6和套筒端密封螺栓12密封。套筒端密封螺栓12的外側(cè)帶有連接拉繩的環(huán)，螺栓的直徑與固定套筒內(nèi)徑相同，用于通過拉繩連接感應(yīng)桿，并傳遞感應(yīng)桿一端的位移關(guān)系，同時使外部套筒的內(nèi)部與外部密封隔離。該螺栓打開時，可以用于安裝和檢修安裝滑動桿組件和內(nèi)部電阻絲圈。外部套筒上開有一個導(dǎo)線輸出密封孔15，電阻絲輸出引線和滑動刷輸出引線從這個孔穿出，這個孔采用密封設(shè)計，裝注密封膠，使得外部套筒的內(nèi)部與外部密封隔離。滑動桿組件用于傳遞感應(yīng)桿一端的位移關(guān)系，并用彈簧將位移關(guān)系轉(zhuǎn)換為力的關(guān)系。同時在電阻絲輸出引線和滑動刷輸出引線之間輸出與滑動刷的位移關(guān)系關(guān)聯(lián)的反映滑動刷連接處電阻絲長度的電阻值。滑動桿組件包括滑動桿5、受力彈簧9、滑動刷17、套筒端彈簧支撐圈7、滑動桿末端彈簧支撐圈11、滑動刷輸出引線14以及滑動刷連接導(dǎo)線16?；瑒訔U5滑動桿為圓柱型， 兩根感應(yīng)桿的距離變化將導(dǎo)致滑動桿5與外部套筒之間相對位置的變化?；瑒訔U5穿過外部套筒的滑動桿導(dǎo)槽18 —端連接在滑動桿連接螺栓4上，另一端固定在滑動桿末端彈簧支撐圈11上。套筒端彈簧支撐圈7為圓環(huán)型的金屬板，圓環(huán)形外部直徑略小于外部套筒的內(nèi)徑，使其可以穿過固定套筒8，中心掏個圓形孔，中心圓孔的直徑剛好穿過滑動桿5。受力彈簧9套裝在滑動桿上，位于套筒端彈簧支撐圈和滑動桿末端彈簧支撐圈之間，彈簧的一端固定在套筒端彈簧支撐圈上。受力彈簧9根據(jù)需要測量力的大小，選擇合適的受力彈簧，使得受力彈簧彈力大小適合反映受力的變化。受力彈簧的長度比固定套筒的長度稍微長一點(diǎn)。彈簧外部涂上絕緣漆，使得彈簧絕緣?；瑒铀?7為有彈性的金屬圓，其彈力使得滑動刷可以與電阻絲導(dǎo)通，但是不會影響滑動桿與外接套筒的位移，固定安裝在滑動桿末端彈簧支撐圈11上，位于內(nèi)部電阻絲圈10內(nèi)側(cè)，滑動刷17的直徑略大于內(nèi)部電阻絲圈的內(nèi)徑，與內(nèi)部電阻絲圈10內(nèi)層的電阻絲定位槽上的電阻絲恰好接觸，通過滑動刷連接導(dǎo)線與滑動刷輸出引線短路連接，滑動刷連接導(dǎo)線與滑動刷、以及與滑動刷與內(nèi)部電阻絲圈的接觸點(diǎn)是導(dǎo)通的?；瑒铀⑴c滑動桿末端彈簧支撐圈絕緣?；瑒訔U末端彈簧支撐圈11為圓型的金屬板，固定在滑動桿末端，圓外部直徑剛好小于內(nèi)部電阻絲圈的內(nèi)徑。當(dāng)滑動桿與外部套筒產(chǎn)生位移時，導(dǎo)致滑動桿末端彈簧支撐圈與套筒端彈簧支撐圈產(chǎn)生位移，使得滑動桿末端彈簧支撐圈與套筒端彈簧支撐圈中間的彈簧發(fā)生受力的變化。這種受力的變化直接反映了感應(yīng)桿兩端的受力變化?；瑒铀⑦B接導(dǎo)線16松散地套裝在滑動桿上位于受力彈簧以內(nèi)，一端短路連接滑動刷，另一端短路連接滑動刷輸出引線14?；瑒铀⑦B接導(dǎo)線為外部絕緣的軟導(dǎo)線，滑動刷連接導(dǎo)線繞成環(huán)狀線圈型，使得當(dāng)滑動桿末端彈簧支撐圈與套筒端彈簧支撐圈產(chǎn)生位移時，滑動刷連接導(dǎo)線可以跟隨滑動桿末端彈簧支撐圈與套筒端彈簧支撐圈的位移而不會使其電路連接關(guān)系發(fā)生變化?；瑒铀⑤敵鲆€14的外部也是絕緣的。內(nèi)部電阻絲圈10為圓筒狀，有外部絕緣圈20和內(nèi)部電阻絲安裝圈21兩層。內(nèi)部電阻絲圈緊貼在外部套筒內(nèi)。滑動桿5、受力彈簧9、滑動桿末端彈簧支撐圈11、滑動刷連接導(dǎo)線16、滑動刷17均位于內(nèi)部電阻絲圈內(nèi)側(cè)。內(nèi)部電阻絲圈用于固定電阻絲，并使得電阻絲能與滑動刷短路，并使電阻絲與其他任何部分絕緣。內(nèi)部電阻絲安裝圈21為絕緣材料，對稱開著用于定位并固定電阻絲位置的定位槽。使電阻絲稍微露出內(nèi)部電阻絲安裝圈的內(nèi)側(cè)，能與滑動刷17短接，并不影響滑動桿裝置在內(nèi)部電阻絲圈內(nèi)的滑動。電阻絲定位槽垂直貫通內(nèi)部電阻絲安裝圈21的圓筒壁，電阻絲一端與電阻絲輸出引線13短路連接，其余部分經(jīng)由定位槽環(huán)繞在內(nèi)部電阻絲安裝圈上。通過定位槽，電阻絲可以與滑動刷17短接，位于定位槽的電阻絲保證電阻絲與滑動刷的導(dǎo)通能力。定位槽以外電阻絲用膠粘在內(nèi)部電阻絲安裝圈上。電阻絲定位槽的個數(shù)按照電阻絲長度的需要設(shè)置22-212-N N個，上面一排的定位槽與下面一排的定位槽錯位排列，便于電阻絲的環(huán)繞。外部絕緣圈20保證電阻絲與其他部分的絕緣。使用本傳感檢測裝置時，感應(yīng)桿埋在土中或巖石中，拉繩連接感應(yīng)器和感應(yīng)桿，并 使感應(yīng)器內(nèi)的彈簧有一定的形變，使得拉繩上有一定的拉力作用。若土或巖石內(nèi)部有形變、受力變化、結(jié)構(gòu)變化都將導(dǎo)致感應(yīng)桿產(chǎn)生位移，并使得拉繩有一定的拉力變化。感應(yīng)桿的位移以及拉繩上拉力的變化，將使感應(yīng)器的滑動桿和外部套筒產(chǎn)生位移。由于滑動桿末端彈簧支撐圈固定在滑動桿末端，套筒端彈簧支撐圈固定在外部套筒內(nèi)側(cè)，感應(yīng)器的滑動桿和外部套筒產(chǎn)生位移變換就傳遞到滑動桿末端彈簧支撐圈和套筒端彈簧支撐圈上，滑動桿末端彈簧支撐圈位移的變化直接導(dǎo)致滑動刷位移的變化。而滑動刷又通過滑動刷導(dǎo)線連接到滑動刷輸出引線，因此滑動刷的位移變化，導(dǎo)致電阻絲輸出引線和滑動刷輸出引線之間電阻絲長度的變化，使得電阻絲輸出引線和滑動刷輸出引線之間的電阻發(fā)生改變。測量電阻絲輸出引線和滑動刷輸出引線之間電阻變化，可以判斷滑動桿的位移變化。將些檢測信息輸出到計算機(jī)便可以進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測。
權(quán)利要求
1.一種可反映巖土內(nèi)力變化以及內(nèi)部位移的傳感檢測裝置，其特征在于檢測裝置由一個感應(yīng)器、兩根感應(yīng)桿和兩根拉繩構(gòu)成，感應(yīng)器的兩端分別連接拉繩的一端，拉繩的另一端固定在感應(yīng)桿上，兩感應(yīng)桿固定在需檢測的巖石或泥土中； 感應(yīng)器由滑動桿組件，外部套筒和內(nèi)部電阻絲圈(10)構(gòu)成，外部套筒的前面部分是滑動桿導(dǎo)槽(18)，后面是固定套筒(8)，前端設(shè)有滑動桿密封螺栓(6)，后端設(shè)有套筒端密封螺栓(12)，固定套筒(8)內(nèi)安裝滑動桿組件和內(nèi)部電阻絲圈(10);內(nèi)部電阻絲圈為圓筒狀，有外部絕緣圈(20)和內(nèi)部電阻絲安裝圈(21)內(nèi)外兩層，緊貼在固定套筒(8)內(nèi)； 滑動桿組件包括滑動桿(5)、受力彈簧(9)、滑動刷(17)、套筒端彈簧支撐圈(7)、滑動桿末端彈簧支撐圈(11)、滑動刷連接導(dǎo)線(16)以及滑動刷輸出引線(14)，滑動桿(5)—端連接在滑動桿連接螺栓(4)上，另一端固定在滑動桿末端彈簧支撐圈(11)上；受力彈簧(9)套裝在滑動桿上，位于套筒端彈簧支撐圈(7)和滑動桿末端彈簧支撐圈(11)之間，受力彈黃的一端固定在套筒端彈黃支撐圈(7)上； 滑動刷(17)為圓圈型導(dǎo)電金屬，固定安裝在滑動桿末端彈簧支撐圈(11)上，并與滑動桿末端彈簧支撐圈(11)絕緣，位于內(nèi)部電阻絲圈(10)內(nèi)側(cè)，滑動刷(17)與內(nèi)部電阻絲圈(10)內(nèi)層的電阻絲定位槽上的電阻絲恰好接觸，滑動刷輸出引線(14)通過滑動刷連接導(dǎo)線(16)與滑動刷(17)短路連接。
2.如權(quán)利要求I所述的檢測裝置，其特征在于所述內(nèi)部電阻絲圈(10)有外部絕緣圈(20)和內(nèi)部電阻絲安裝圈(21)兩層，在內(nèi)部電阻絲安裝圈(21)上180度對稱開著上下兩排用于固定電阻絲位置的電阻絲定位槽，電阻絲定位槽垂直貫通內(nèi)部電阻絲安裝圈(21)的圓筒壁，電阻絲(23)環(huán)繞在定位槽內(nèi)、緊貼在內(nèi)部電阻絲安裝圈(21)外壁上，一端短路連接電阻絲輸出引線(13)，電阻絲定位槽的個數(shù)按照需要的電阻絲長度設(shè)置有N個，上面一排的定位槽與下面一排的定位槽錯位排列。
3.如權(quán)利要求I所述的檢測裝置，其特征在于滑動刷連接導(dǎo)線(16)松散地套裝在滑動桿上位于受力彈簧以內(nèi)，一端短路連接滑動刷，另一端短路連接滑動刷輸出引線(14)。
4.如權(quán)利要求I所述的檢測裝置，其特征在于所述受力彈簧(9)外部涂有絕緣漆，滑動刷連接導(dǎo)線(16)和滑動刷輸出引線(14)的外部絕緣。
全文摘要
一種可反映巖土內(nèi)力變化以及內(nèi)部位移的傳感檢測裝置由感應(yīng)器、感應(yīng)桿和拉繩構(gòu)成。感應(yīng)器的兩端分別連接拉繩的一端，拉繩另一端連接感應(yīng)桿，兩感應(yīng)桿固定在巖土中。感應(yīng)器由滑動桿組件，外部套筒和內(nèi)部電阻絲圈構(gòu)成?；瑒訔U組件和內(nèi)部電阻絲圈安裝在套筒內(nèi)。滑動桿一端連接在滑動桿連接螺栓上，另一端固定在滑動桿末端彈簧支撐圈上。受力彈簧套裝在滑動桿上?；瑒铀惭b在滑動桿末端彈簧支撐圈上，與電阻絲接觸導(dǎo)通。感應(yīng)桿受力變化傳遞到感應(yīng)器，使滑動刷與電阻絲接觸位置產(chǎn)生位移變化，導(dǎo)致電阻絲輸出引線和滑動刷輸出引線之間長度變化，致電阻變化，測量電阻絲輸出引線和滑動刷輸出引線之間電阻便知巖土變化。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高、方便實(shí)用。
文檔編號G01B7/02GK102809453SQ201210272419
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者莫也蘭 申請人:莫也蘭