基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)，屬于巖體應(yīng)力測量及監(jiān)測領(lǐng)域。該應(yīng)變計(jì)包括注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架、高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器、雙地線及完全溫度補(bǔ)償測量電路、本地?cái)?shù)字化采集集成電路板。應(yīng)變計(jì)采用注膠式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)安裝。自補(bǔ)償式高精度應(yīng)變傳感器和完全溫度補(bǔ)償電路消除了長期監(jiān)測中的溫度影響；雙地線電路補(bǔ)償了數(shù)字電路調(diào)平范圍；數(shù)字化電路板的瞬時(shí)采集技術(shù)消除了電阻發(fā)熱影響，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的長期有效性和關(guān)聯(lián)性。該應(yīng)變計(jì)有人工斷電續(xù)采和自動(dòng)連續(xù)采集兩種采集模式，可一次安裝實(shí)現(xiàn)鉆孔孔壁三維應(yīng)變的短期、長期監(jiān)測。預(yù)留有多種無線連接模式和無線充電接口，可實(shí)現(xiàn)由測點(diǎn)到控制室的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。
【專利說明】
基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及巖體應(yīng)力測量及監(jiān)測領(lǐng)域，特別是指一種基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]地應(yīng)力是巖體中存在的天然應(yīng)力，是決定地下工程開挖、設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性分析的最重要因素。地應(yīng)力測量中空心包體應(yīng)變計(jì)法是國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)推薦的三維地應(yīng)力測量方法，也是目前唯一的一次性獲取地下三向主應(yīng)力大小、方向的地應(yīng)力測量法。
[0003]但是，目前空心包體應(yīng)變計(jì)測量地應(yīng)力方法大多采用長導(dǎo)線引出測量信號(hào)，信號(hào)在傳輸過程中導(dǎo)線電阻嚴(yán)重影響測量精度。蔡美峰教授發(fā)明雙地線回路改進(jìn)了空心包體法測量精度;澳大利亞環(huán)境系統(tǒng)與服務(wù)公司發(fā)明了原位數(shù)字化空心包體應(yīng)變計(jì)，消除長導(dǎo)線電阻影響，把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)后采用4芯導(dǎo)線引出數(shù)據(jù)。不論是雙地線回路的改進(jìn)還是原位數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，還需要在測量中采用導(dǎo)線穿過鉆機(jī)導(dǎo)出實(shí)時(shí)信號(hào)。操作繁瑣，而且測量導(dǎo)線與測量冷卻水公用鉆機(jī)通道互相影響，會(huì)造成導(dǎo)線在打鉆時(shí)被卡斷的事故發(fā)生。
[0004]白金朋，彭華等(2013)改進(jìn)空心包體硬件，將其引入深孔地應(yīng)力測量。但其基于傳統(tǒng)空心包體應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)，無法消除環(huán)境溫度的影響。蔡美峰教授提出地應(yīng)力精確測量的概念，并發(fā)明了改進(jìn)型空心包體應(yīng)變計(jì)和完全溫度補(bǔ)償技術(shù)，可以大大提高地應(yīng)力測量的精度和可靠度。但改進(jìn)型空心包體應(yīng)變計(jì)目前尚未實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)字化和測量中的無線傳輸。
[0005]本發(fā)明旨在改進(jìn)型空心包體的本地化和非引出式地應(yīng)力測量，繼承完全溫度補(bǔ)償技術(shù)和地應(yīng)力精確測量的理念。
[0006]巖體內(nèi)應(yīng)力擾動(dòng)監(jiān)測是礦業(yè)開采、水電站建設(shè)、隧道施工信息化施工中重要的內(nèi)容，但目前尚無設(shè)備可實(shí)現(xiàn)此功能。采礦中采用的鉆孔應(yīng)力計(jì)具有安裝簡便、易于操作的優(yōu)點(diǎn)，但其從煤礦開采應(yīng)用中發(fā)展而來，采用油壓監(jiān)測，無法實(shí)現(xiàn)長期測量，且所測數(shù)據(jù)為千斤頂內(nèi)部壓力值并非巖體內(nèi)應(yīng)力值;澳大利亞的本地?cái)?shù)字化型空心包體應(yīng)變計(jì)，理論上可以進(jìn)行擾動(dòng)應(yīng)力的監(jiān)測，但其采用傳統(tǒng)電橋采集方式，必須在整個(gè)監(jiān)測過程中保證穩(wěn)定供電；而白金朋、彭華等所開發(fā)的非導(dǎo)出式探頭，待機(jī)3個(gè)月，工作時(shí)間20小時(shí)，且在長期監(jiān)測中溫度變化幅度更大，傳統(tǒng)探頭結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償片方式無法實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度影響的完全補(bǔ)償，精度較差。所以上述兩種空心包體設(shè)備無法進(jìn)行地下空間復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)力長期監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)。
[0008]該應(yīng)變計(jì)包括注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架、高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器、雙地線及完全溫度補(bǔ)償測量電路和本地?cái)?shù)字化采集集成電路板;高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器、雙地線及完全溫度補(bǔ)償測量電路和本地?cái)?shù)字化采集集成電路板設(shè)置在注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架內(nèi)，該應(yīng)變計(jì)運(yùn)用雙地線回路進(jìn)行本地?cái)?shù)字化集成電路板連接。
[0009]其中，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架為圓柱狀，頭部為導(dǎo)向頭，導(dǎo)向頭下方設(shè)置一圈出膠孔，出膠孔與內(nèi)部出膠通道相連，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架中部外包環(huán)氧樹脂筒，環(huán)氧樹脂筒外部貼有應(yīng)變花，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架尾部內(nèi)設(shè)置單片機(jī)采集儀，單片機(jī)采集儀與蓄電池連接，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架頭部和中部連接處采用密封膠圈密封。
[0010]高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器在長期測量狀態(tài)下，傳感器溫度系數(shù)O°C-20°C時(shí)為1.33[(μπι/πι)/Γ]，2(Τ04(Γ(^,*0.28[(μπι/πι)/Γ]，4(Γ(:-6(Τ(^,*1.20[(μπι/πι)/Γ]，6(Τ(:-80°(:時(shí)為1.60[化111/111)/°(:]，完全溫度補(bǔ)償測量電路消除誤差率為2.43%;長期測量中測量系統(tǒng)O點(diǎn)漂移為ΙΟμπι/年。
[0011]該應(yīng)變計(jì)預(yù)留wif1、藍(lán)牙、甚低頻透地通訊等無線傳輸接口，數(shù)據(jù)采集和充電采用無線或有線方式，預(yù)留有多種無線連接模式和無線充電接口，可實(shí)現(xiàn)由測點(diǎn)到控制室的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。
[0012]該應(yīng)變計(jì)米集系統(tǒng)米用電橋瞬時(shí)米集技術(shù)，?目號(hào)米集在電橋電路接通瞬間完成。無瞬時(shí)接通電阻及電阻片發(fā)熱影響，無需長期供電，可實(shí)現(xiàn)通電即采，信號(hào)為電阻應(yīng)變片自身真實(shí)阻值。設(shè)定連續(xù)采集、間隔采集、定時(shí)采集和待機(jī)工作四種模式，一次安裝實(shí)現(xiàn)鉆孔孔壁三維應(yīng)變的短期、長期監(jiān)測。
[0013]采用該應(yīng)變計(jì)進(jìn)行地應(yīng)力測量和應(yīng)力監(jiān)測包括以下步驟:
[0014]地應(yīng)力測量時(shí)，在巷道、隧道或邊坡巖壁上鉆孔，把本應(yīng)變計(jì)安裝在鉆孔內(nèi)，通過推進(jìn)注膠使應(yīng)變計(jì)應(yīng)變傳感器部分和孔壁緊密膠結(jié)，隨后可進(jìn)行孔壁應(yīng)變的鉆孔解除，并依據(jù)彈性力學(xué)理論推算巖體內(nèi)部空間應(yīng)力大小。具體步驟包括:
[0015]1.在測點(diǎn)處鉆進(jìn)直徑130mm-150mm的大孔；
[00? 6] 2.在大孔孔底同心鉆進(jìn)直徑為42mm的小孔，小孔孔深為40cm ；
[0017]3.采用環(huán)氧樹脂膠體將探頭粘接在小孔內(nèi)；
[0018]4.采用與打大孔同樣的鉆頭進(jìn)行帶探頭的巖心解除，并在解除過程中記錄孔壁應(yīng)變變化；
[0019]5.探頭記錄了巖心從承受原巖應(yīng)力狀態(tài)到無應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)變變化，采用彈性力學(xué)理論建立彈性體受力變化過程中的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，以室內(nèi)試驗(yàn)獲取計(jì)算用彈性模量和泊松比等參數(shù)，帶入彈性力學(xué)無限體孔洞公式即可回歸得到地應(yīng)力值。
[0020]應(yīng)力監(jiān)測時(shí)，應(yīng)變片高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器，溫度標(biāo)定在探頭出廠時(shí)測試完成。安裝方法與應(yīng)力測量一致，只是不需要鉆出解除用的同心大孔。測量不同時(shí)刻的應(yīng)變變化配合相關(guān)理論分析可得到巖體應(yīng)力變化情況。應(yīng)力監(jiān)測探頭在非解除狀態(tài)下可進(jìn)行應(yīng)力的短期測量、長期監(jiān)測，讀數(shù)方式可選擇人工手動(dòng)測量和自動(dòng)采集傳輸兩種模式，具體步驟為:
[0021]1.鉆進(jìn)直徑為42mm的小孔，鉆進(jìn)深度達(dá)到監(jiān)測點(diǎn)位置；
[0022]2.粘結(jié)探頭，并接入電源(若采用人工手動(dòng)采集方式，則不需接入電源)；
[0023]3.設(shè)置采集間隔，采集開始時(shí)間。(若為人工采集，則無需此步驟)；
[0024]4.采用現(xiàn)場巖心，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，得到測點(diǎn)處巖石彈性模量和泊松比；
[0025]5.根據(jù)監(jiān)測中應(yīng)變變化，可以計(jì)算得到應(yīng)力變化值。應(yīng)力變化值與原地應(yīng)力值相加，即可得到當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力監(jiān)測。(具體公式與地應(yīng)力測量時(shí)相同)
[0026]應(yīng)變花即為高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器，高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器環(huán)向間隔120°布置在1.5mm厚的環(huán)氧樹脂筒壁上，環(huán)氧樹脂筒壁外套在儲(chǔ)膠腔體上，實(shí)現(xiàn)空心設(shè)計(jì)，運(yùn)用雙地線回路接法連接后部采集系統(tǒng)。
[0027]雙地線及完全溫度補(bǔ)償測量電路，是引入蔡美峰院士發(fā)明的完全溫度補(bǔ)償技術(shù)，結(jié)合雙地線接法，從技術(shù)上消除了引線誤差和因溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)變值變化，完全溫度補(bǔ)償電路可消除誤差率為2.43%，提高了應(yīng)變測量精度。
[0028]本地?cái)?shù)字化采集電路板，采用數(shù)字電路集成技術(shù)在設(shè)備腔體內(nèi)完成信號(hào)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，消除其他測量方法中長導(dǎo)線的測量誤差，實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)采集和各通道滾動(dòng)采集，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、傳輸。本地?cái)?shù)字化采集集成電路板，提供人工斷電續(xù)采和自動(dòng)連續(xù)采集兩種采集模式，連續(xù)工作、定時(shí)工作、微待機(jī)工作和待機(jī)工作四種工作模式，可一次安裝實(shí)現(xiàn)鉆孔孔壁三維應(yīng)變的短期、長期監(jiān)測。
[0029]蓄電池采用5V的可充電鋰電池供電，電池容量6800mAh，采集器的工作電流
0.02mA,可實(shí)現(xiàn)待機(jī)一個(gè)月和靜態(tài)連續(xù)采集7天。
[0030]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0031]本發(fā)明采用數(shù)字瞬采技術(shù)，待機(jī)時(shí)無需供電，消除解除電阻和瞬時(shí)電流的影響;采用完全溫度補(bǔ)償技術(shù)和溫度自補(bǔ)償傳感器，實(shí)現(xiàn)長期測量條件下溫度影響的最大化消除；雙地線結(jié)構(gòu)在數(shù)字化電路中的應(yīng)用加大了電子電路的采集范圍和測量穩(wěn)定性。本發(fā)明所開發(fā)的探頭經(jīng)過多次更新，在室內(nèi)及現(xiàn)場進(jìn)行了大量相關(guān)實(shí)驗(yàn)，具有實(shí)測數(shù)據(jù)相支撐，實(shí)現(xiàn)了地應(yīng)力測量和應(yīng)力監(jiān)測的一體化和擾動(dòng)應(yīng)力長期監(jiān)測功能。
[0032]本發(fā)明有效解決了有線式應(yīng)變采集儀安裝繁瑣復(fù)雜、測量精度不高、工作時(shí)間短，無法長期監(jiān)測的問題。通過進(jìn)行室內(nèi)模擬地應(yīng)力試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)和圍壓率定對(duì)比試驗(yàn)本發(fā)明裝置的測量值和標(biāo)定值，對(duì)比顯示其測量誤差為1%(1με/100με)，測量精度?με。本實(shí)驗(yàn)裝置在弓長嶺區(qū)井下鐵礦進(jìn)行了 3個(gè)測點(diǎn)，共5次現(xiàn)場應(yīng)力解除試驗(yàn)，其中2#孔和3#孔為-220m水平同一孔內(nèi)的試驗(yàn)，4#孔和5#孔為-280m水平同一孔內(nèi)的試驗(yàn)，獲取了測點(diǎn)區(qū)域地應(yīng)力場分布規(guī)律。其中，常規(guī)空心包體應(yīng)變計(jì)和本發(fā)明在同一測點(diǎn)進(jìn)行兩次對(duì)比試驗(yàn)，本發(fā)明在操作性及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、可靠性等方面均大大優(yōu)于常規(guī)空心包體應(yīng)變計(jì)。本發(fā)明裝置在礦山、隧道、邊坡等復(fù)雜環(huán)境中使用具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器布置圖；
[0035]圖3為高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器標(biāo)定曲線；
[0036]圖4為采集系統(tǒng)窗口和指令示意圖一；
[0037]圖5為采集系統(tǒng)窗口和指令示意圖二；
[0038]圖6為采集系統(tǒng)窗口和指令示意圖三；
[0039]圖7為采集系統(tǒng)窗口和指令示意圖四。
[0040]其中:1-導(dǎo)向頭;2-密封膠圈；3-出膠孔;4-出膠通道;5-環(huán)氧樹脂筒;6_應(yīng)變花;7_單片機(jī)采集儀;8-蓄電池。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0042]本發(fā)明提供一種基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)。
[0043]該應(yīng)變計(jì)包括注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架、高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器、雙地線及完全溫度補(bǔ)償測量電路和本地?cái)?shù)字化采集集成電路板;高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器、雙地線及完全溫度補(bǔ)償測量電路和本地?cái)?shù)字化采集集成電路板設(shè)置在注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架內(nèi)，該應(yīng)變計(jì)運(yùn)用雙地線回路進(jìn)行本地?cái)?shù)字化集成電路板連接。
[0044]如圖1所示，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架為圓柱狀，頭部為導(dǎo)向頭I，導(dǎo)向頭I下方設(shè)置一圈出膠孔3，出膠孔3與內(nèi)部出膠通道4相連，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架中部外包環(huán)氧樹脂筒5，環(huán)氧樹脂筒5外部貼有應(yīng)變花6，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架尾部內(nèi)設(shè)置單片機(jī)采集儀7，單片機(jī)采集儀7與蓄電池8連接，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架頭部和中部連接處采用密封膠圈2密封。
[0045]如圖2所示，應(yīng)變花6即為高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器，高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器環(huán)向間隔120°布置在1.5mm厚的環(huán)氧樹脂筒5壁上。
[0046]如圖3所示，高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器在長期測量狀態(tài)下，傳感器溫度系數(shù)0°C-20T^fSl.33[(ym/m)/°C]，2(TC-4(r(^fS0.28[(ym/m)/°C]，4(rC-6(r(^fSl.20[(ym/m)/°C ]，60°C-80°C時(shí)為1.60[ (μπι/m)/°C],完全溫度補(bǔ)償測量電路消除誤差率為2.43% ;長期測量中測量系統(tǒng)O點(diǎn)漂移為ΙΟμπι/年。
[0047]如圖4、圖5、圖6和圖7所示，本地?cái)?shù)字化采集集成電路板，提供人工斷電續(xù)采和自動(dòng)連續(xù)采集兩種采集模式，連續(xù)工作、定時(shí)工作、微待機(jī)工作和待機(jī)工作四種工作模式，可一次安裝實(shí)現(xiàn)鉆孔孔壁三維應(yīng)變的短期、長期監(jiān)測。
[0048]應(yīng)用該應(yīng)變計(jì)的具體實(shí)施例如下。
[0049]地應(yīng)力測量的實(shí)施方式為:
[0050]1.在測點(diǎn)處鉆進(jìn)直徑130mm-150mm的大孔，并取得巖心。鉆孔深度需達(dá)到開挖空間直徑的3倍以上；
[0051 ] 2.在大孔孔底同心鉆進(jìn)直徑為42mm的小孔，小孔孔深為40cm ；
[0052]3.現(xiàn)場配制固化膠體，并灌入探頭空腔中。以地應(yīng)力專業(yè)安裝設(shè)備進(jìn)行安裝，控制安裝速度、探頭在孔內(nèi)的方位、膠體擠出的推進(jìn)距離。安裝后，以手持終端設(shè)置采集待機(jī)時(shí)間和采集間隔。觀察孔內(nèi)工作指示燈亮起則表示探頭工作正常；
[0053]4.安裝后，膠體凝固24小時(shí)(25°條件下24小時(shí)，若溫度低于10°凝固時(shí)間需要48小時(shí))；
[0054]5.膠體凝固后，觀察孔內(nèi)探頭工作指示燈是否在設(shè)置的時(shí)間間隔內(nèi)閃爍，按間隔閃爍表示工作正?？梢蚤_始解除工作；
[0055]6.解除時(shí)保證鉆孔與原鉆孔同心，采用與鉆大孔時(shí)同種薄壁鉆頭進(jìn)行解除。解除時(shí)將鉆頭推進(jìn)至大孔空底，通水30分鐘后開機(jī)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)保持壓力恒定(約為IMPa)，平穩(wěn)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)解除深度50cm;
[0056]7.解除后取出巖心，打開探頭后蓋關(guān)閉電源，終止采集。觀察巖心完整情況，并做好原位標(biāo)記。采用薄膜密封巖心，準(zhǔn)備室內(nèi)試驗(yàn)；
[0057]8.進(jìn)行圍壓率定試驗(yàn)和溫度標(biāo)定試驗(yàn)獲取彈性模量、泊松比、各通道應(yīng)變片溫度系數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸得到計(jì)算用應(yīng)變值；
[0058]9.采用彈性力學(xué)理論進(jìn)行應(yīng)力反演和最小二乘回歸得到地應(yīng)力值。
[0059]應(yīng)力監(jiān)測的【具體實(shí)施方式】為:
[0060]1.鉆進(jìn)直徑為42mm的小孔，鉆進(jìn)深度達(dá)到監(jiān)測點(diǎn)位置；
[0061 ] 2.配制膠體，安裝探頭，安裝步驟與地應(yīng)力測量時(shí)步驟相同；
[0062]3.將探頭電源接入現(xiàn)場電路保證長期供電。停電后蓄電池工作時(shí)間大于I周。若采用人工手動(dòng)采集方式，則不需接入電源；
[0063]4.設(shè)置采集間隔，采集開始時(shí)間。采用藍(lán)牙或者有線方式將采集數(shù)據(jù)接入孔口終端，并通過光纖接入井下環(huán)網(wǎng)(若為人工采集，則無需此步驟)。
[0064]5.采用現(xiàn)場巖心，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，得到測點(diǎn)處巖石彈性模量和泊松比；
[0065]6.配合地應(yīng)力測量得到現(xiàn)場測點(diǎn)處當(dāng)前地應(yīng)力值；
[0066]7.根據(jù)監(jiān)測中應(yīng)變變化，同樣采用彈性力學(xué)理論無限體中孔洞變形計(jì)算公式得到應(yīng)力變化值。應(yīng)力變化值與原地應(yīng)力值相加，即可得到當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力監(jiān)測。
[0067]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)，其特征在于:包括注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架、高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器、雙地線及完全溫度補(bǔ)償測量電路和本地?cái)?shù)字化采集集成電路板;高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器、雙地線及完全溫度補(bǔ)償測量電路和本地?cái)?shù)字化采集集成電路板設(shè)置在注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架內(nèi)，該應(yīng)變計(jì)運(yùn)用雙地線回路進(jìn)行本地?cái)?shù)字化集成電路板連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)，其特征在于:所述注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架為圓柱狀，頭部為導(dǎo)向頭(I)，導(dǎo)向頭(I)下方設(shè)置一圈出膠孔(3)，出膠孔(3)與內(nèi)部出膠通道(4)相連，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架中部外包環(huán)氧樹脂筒(5)，環(huán)氧樹脂筒(5)外部貼有應(yīng)變花(6)，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架尾部內(nèi)設(shè)置單片機(jī)采集儀(7)，單片機(jī)采集儀(7)與蓄電池(8)連接，注膠式空心包體應(yīng)變計(jì)骨架頭部和中部連接處采用密封膠圈(2)密封。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)，其特征在于:所述應(yīng)變花(6)即為高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器，高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器環(huán)向間隔120°布置在1.5mm厚的環(huán)氧樹脂筒(5)壁上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)，其特征在于:所述高精度自補(bǔ)償應(yīng)變傳感器在長期測量狀態(tài)下，傳感器溫度系數(shù)O 0C-200C時(shí)*1.33[(μπι/πι)/Γ]，2(Τ(:-4(Τ(^,*0.28[(μπι/πι)/Γ]，4(Τ06(Τ(^,*1.20[(μπι/πι)/Γ]，60°080°(:時(shí)為1.60[化111/111)/°(:]，完全溫度補(bǔ)償測量電路消除誤差率為2.43%;長期測量中測量系統(tǒng)O點(diǎn)漂移為ΙΟμπι/年。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)，其特征在于:該應(yīng)變計(jì)預(yù)留wif1、藍(lán)牙、甚低頻透地通訊無線傳輸接口，數(shù)據(jù)采集和充電采用無線或有線方式。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于完全溫度補(bǔ)償技術(shù)的原位數(shù)字化型三維孔壁應(yīng)變計(jì)，其特征在于:該應(yīng)變計(jì)采集系統(tǒng)采用電橋瞬時(shí)采集技術(shù)，信號(hào)采集在電橋電路接通瞬間完成。
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK105910531SQ201610456789
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】李 遠(yuǎn), 蔡美峰, 喬蘭, 李慶文, 王卓, 李振, 劉麒梁
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)