CN107131979B - 分级式高精度大量程压力检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分级式高精度大量程压力检测装置，其包括一端设有固定部的装置主体，相对于固定部，设置于装置主体的另一端的测力机构，以及位于最内侧的测力环内，并固定于装置主体上的位移检测机构，测力机构具有一侧固连于装置主体上、并嵌套于一起的多个测力环，相对于与装置主体固连的一侧，在各测力环的另一侧分别固定有测力头，且相邻的各测力头间间隔布置，位移检测机构的检测端贯穿位于内侧的各测力环上的测力头，而与最外侧的测力环上的测力头抵接相连，以可形成对各测力环向装置主体一侧的压入位移的检测。本发明的分级式高精度大量程压力检测装置可保证对小压力的测量精度，又可满足对大压力的测量需求，而有着很好的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及压力传感器技术领域，特别涉及一种分级式高精度大量程压力检测装置。
背景技术
随着我国经济的发展，当前国内的大型建设工程越来越多，确保其安全运行的关键内容之一为通过大型土工试验准确获取岩土材料的力学参数。在土工试验中，三轴试验机已成为测量岩土材料力学参数的主要仪器，三轴试验的初始阶段荷载较小，但峰值荷载远大于初始荷载，在整理力学参数时，初始阶段荷载和峰值荷载的测量精度直接影响力学参数的准确性。
目前，大型土工试验荷载数值的测量装置主要有测力环和电子测力传感器两种，但其均存在以下问题：①采用精度较高的荷载测量装置，当荷载较小时，能够保证测量精度，但不能满足试验对荷载测量装置量程的要求，不能获得试验全过程的荷载数据；②采用量程较大的荷载测量装置，能够满足试验全过程对荷载测量装置量程的要求，但初始阶段小荷载测量精度较差。
鉴于此，有必要对现有技术中的荷载测量装置进行改进，以解决大型土工试验中常规荷载测量装置不能同时满足精度和量程要求的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种分级式高精度大量程压力检测装置，以解决现有大型土工试验中常规荷载测量装置不能同时满足精度和量程要求的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种分级式高精度大量程压力检测装置，其包括：
装置主体，于所述装置主体的一端设有固定部；
测力机构，相对于所述固定部，设置于所述装置主体的另一端，所述测力机构具有一侧固连于所述装置主体上、并嵌套于一起的多个测力环，相对于与所述装置主体固连的一侧，在各所述测力环的另一侧分别固定有测力头，且相邻的各所述测力头间间隔布置；
位移检测机构，位于最内侧的所述测力环内，并固定于所述装置主体上，且所述位移检测机构的检测端贯穿所述位于内侧的各所述测力环上的所述测力头，而与最外侧的所述测力环上的所述测力头抵接相连，以可形成对各所述测力环向所述装置主体一侧的压入位移的检测。
进一步的，所述固定部为固连于所述装置主体上的螺柱。
进一步的，各所述测力环的刚度不同。
进一步的，由最内侧的所述测力环向外，各所述测力环的刚度依次降低。
进一步的，于任意相邻的两所述测力头上设有对应布置的凸起及凹槽，所述凸起和凹槽可因靠外侧布置的所述测力环向所述装置主体一侧的压入位移而嵌设于一起。
进一步的，所述凸起位于靠内侧布置的所述测力头上，所述凹槽位于靠外侧布置的所述测力头上。
进一步的，所述凸起呈球状，所述凹槽的截面为圆弧状。
进一步的，相邻的所述测力头间的间距可调。
进一步的，在所述测力环与所述装置主体固连的一侧，于相邻的所述测力环之间夹设有垫板。
进一步的，所述位移检测机构为百分表。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明的分级式高精度大量程压力检测装置通过具有多个测力环的测力机构的设置，可由多个测力环逐步、协同工作，共同完成荷载数值的测量工作；在荷载较小的初始阶段，可仅由单个刚度较小的测力环工作，以有效提高测量精度，而随着荷载的增加，可由不同刚度的测力环逐步参与协同工作，以能够应对大量程测力，而能够有效避免小刚度测力环量程不足的问题。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的分级式高精度大量程压力检测装置的结构示意图；
附图标记说明：
1-固定板，2-螺柱，3-小刚度测力环，4-中刚度测力环，5-大刚度测力环，6-垫板，7-测力头，8-凸起，9-凹槽，10-百分表，11-测量杆。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明涉及一种分级式高精度大量程压力检测装置，其包括一端设有固定部的装置主体，以及相对于固定部设置于装置主体的另一端的测力机构，该测力机构具有一侧固连于装置主体上、并嵌套于一起的多个测力环，而相对于与装置主体固连的一侧，在各测力环的另一侧还分别固定有测力头，且相邻的各测力头之间间隔布置。本发明的分级式高精度大量程压力检测装置还包括位于最内侧的测力环内，并固定于装置主体上的位移检测机构，该位移检测机构的检测端贯穿位于内侧的各测力环上的测力头，而与最外侧的测力环上的测力头抵接相连，以可形成对各测力环向装置主体一侧的压入位移的检测。
本发明的分级式高精度大量程压力检测装置通过具有多个测力环的测力机构的设置，可由多个测力环逐步、协同工作，共同完成荷载数值的测量工作，在荷载较小的初始阶段，可仅由单个刚度较小的测力环工作，以有效提高测量精度，而随着荷载的增加，可由不同刚度的测力环逐步参与协同工作，以能够应对大量程测力，而能够有效避免小刚度测力环量程不足的问题。
基于如上的设计思想，本实施例的分级式高精度大量程压力检测装置的一种示例性结构如图1中所示，其中本实施例以测力机构中的测力环设置为嵌套于一起的三个进行说明，而测力环采用其它数量时的装置结构及其工作机理均与下文所述相同，本实施例将不再进行赘述。本实施例中，前述的装置主体为块状的固定板1，设置于装置主体上的固定部则为固连在固定板1一侧的螺柱2，而设于固定板1另一侧的测力机构中的测力环包括位于最外侧的小刚度测力环3，中间的中刚度测力环4，以及位于最内侧的大刚度测力环5，三个测力环由外向内内径变小，而厚度变大，以此使得测力环的刚度增大。
本实施例中作为一种应用举例，具体上小刚度测力环3的内径可为28.5cm、厚度为0.8cm，中刚度测力环4的内径为21cm，厚度为1.2cm，大刚度测力环5的内径则为12cm，厚度为2cm，三个测力环的宽度可均为5cm。此外，三个测力环的一侧通过螺接于固定板1上的螺栓固定在固定板1上，且为了利于三个测力环的摆布，在相邻的测力环之间也夹设有垫板6，垫板6的厚度可为0.5cm，用于固定各测力环的螺栓即穿设于各垫板6中，而通过各垫板6将三个测力环夹紧固定于固定板1上。
本实施例中，设于各测力环一侧的测力头7也为通过螺栓固定在测力环上，具体来说，测力头7由夹置在测力环两侧的板状结构构成，其中位于外侧的板状结构与测力环的外周面相切设置，而位于内侧的板状结构的两端则抵接在测力环的内侧面上，并且为了利于对测力环的夹持，在内侧的板状结构和测力环之间也设置有一球状结构，通过该球状结构实现对测力环的抵紧。用于固定测力头7的螺栓便穿设连接于两侧的板状结构之间，而本实施例中于各相邻的测力头7之间也均预留有0.5cm的间隙，该间隙即为相应的测力环提供了变形间隙，且该预留变形间隙即实现了前述的各测力头7之间的间隔布置。
本实施例中为适用于不同的测量需要，各相邻测力头7之间预留的变形间隙也设计为可调节的，在具体结构布置上，可通过替换不同厚度的板状结构来进行。此外，为在实际测量中使得各测力头7之间很好的接触，并能够对所承接的外力于各测力环之间进行较好的传导，在任意相邻的测力头7之间也设置有可嵌设于一起的凸起8和凹槽9，其中，凸起8可采用球状，而凹槽9则相应的为圆弧状。
当然，除了分别设计为球状及圆弧状，凸起8和凹槽9也可为相适配的如方形、三角形或椭圆形等结果。而在凸起8与凹槽9的位置布置上，本实施例中可如图1中所示的，使凸起8位于靠内侧的测力头7上，而使得凹槽9位于靠外侧的测力头7上，不过，除了图1中所示的位置设置，当然也可使凸起8和凹槽9的位置进行互换，其并不会对测力头7的工作带来实质的影响。
本实施例中前述的位移检测机构为设置于最内侧的大刚度测力环5内部的百分表10，百分表10同样经由垫板6固定在固定板1上，而百分表10用于进行测量的测量杆11则向位于最外侧的测力头7处延伸。此时，在位于内侧的中刚度测力环4及大刚度测力环5上，以及连通固定在两个测力环上的测力头7中设有贯穿布置的通孔，百分表10的测量杆及穿设在该通孔中，并抵接在最外侧的测力头7上。
本实施例的分级式高精度大量程压力检测装置在装配时，将大刚度测力环5、中刚度测力环4和小刚度测力环3通过垫板6及螺栓固定在固定板1上，再在各测力环上安装测力头7，然后通过螺柱2将检测装置安装在反力架上，检查各测力环及各测力头7的中心在一条直线上后，再安装百分表10，并将百分表10的读数调零，便可进行压力检测。
在具体检测时，对于较小的载荷仅由小刚度测力环3进行工作，以提高检测精度，随着压力载荷的增加，可使小刚度测力环3和中刚度测力环4共同协同工作，载荷继续增大时，则可使三个测力环一起协同工作，从而进行量程载荷的检测，避免小刚度测力环量程不足的问题。检测完成后，可依据百分表10读数及各测力环的刚度系数计算出被检测载荷的压力值，其具体计算过程与现有测力环机构相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种分级式高精度大量程压力检测装置，其特征在于，包括：
装置主体，于所述装置主体的一端设有固定部；
测力机构，相对于所述固定部，设置于所述装置主体的另一端，所述测力机构具有一侧固连于所述装置主体上、并嵌套于一起的多个测力环，相对于与所述装置主体固连的一侧，在各所述测力环的另一侧分别固定有测力头，且相邻的各所述测力头间间隔布置；
各所述测力环的刚度不同，由最内侧的所述测力环向外，各所述测力环的刚度依次降低，所述固定部为固连于所述装置主体上的螺柱；
位移检测机构，位于最内侧的所述测力环内，并固定于所述装置主体上，且所述位移检测机构的检测端贯穿所述位于内侧的各所述测力环上的所述测力头，而与最外侧的所述测力环上的所述测力头抵接相连，以可形成对各所述测力环向所述装置主体一侧的压入位移的检测。
2.根据权利要求1所述的分级式高精度大量程压力检测装置，其特征在于：于任意相邻的两所述测力头上设有对应布置的凸起及凹槽，所述凸起和凹槽可因靠外侧布置的所述测力环向所述装置主体一侧的压入位移而嵌设于一起。
3.根据权利要求2所述的分级式高精度大量程压力检测装置，其特征在于：所述凸起位于靠内侧布置的所述测力头上，所述凹槽位于靠外侧布置的所述测力头上。
4.根据权利要求2所述的分级式高精度大量程压力检测装置，其特征在于：所述凸起呈球状，所述凹槽的截面为圆弧状。
5.根据权利要求1所述的分级式高精度大量程压力检测装置，其特征在于：相邻的所述测力头间的间距可调。
6.根据权利要求1所述的分级式高精度大量程压力检测装置，其特征在于：在所述测力环与所述装置主体固连的一侧，于相邻的所述测力环之间夹设有垫板。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分级式高精度大量程压力检测装置，其特征在于：所述位移检测机构为百分表。
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