一種電渦流土體變形測(cè)量傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電渦流土體變形測(cè)量傳感器，通過測(cè)量因土體擠壓引起電渦流線圈陣列阻抗的變化來判斷土體位移的變化，用于測(cè)量土體內(nèi)部的變形變化，涉及到基坑、尾礦等安全監(jiān)測(cè)行業(yè)領(lǐng)域。它包括有電路基板Ⅰ和電路基板Ⅱ；在電路基板Ⅰ內(nèi)部設(shè)計(jì)有線圈陣列、交流產(chǎn)生電路、阻抗測(cè)量電路；線圈陣列、交流產(chǎn)生電路、阻抗測(cè)量電路都與線圈多路選通開關(guān)連接；電路基板Ⅱ上設(shè)置有金屬探頭陣列。本實(shí)用新型利用電渦流線圈陣列的測(cè)量方式，結(jié)構(gòu)單一，并可實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器串聯(lián)方式，可滿足長(zhǎng)管道的連續(xù)變形測(cè)量，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中不足。
【專利說明】
一種電渦流土體變形測(cè)量傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電渦流土體變形測(cè)量傳感器，通過測(cè)量因土體擠壓引起電渦流線圈陣列阻抗的變化來判斷土體位移的變化，用于測(cè)量土體內(nèi)部的變形變化，涉及到基坑、尾礦等安全監(jiān)測(cè)行業(yè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在基坑施工、尾礦庫安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，土體、壩體的位移變化是一個(gè)重要的監(jiān)測(cè)對(duì)象，其中分為外部位移和內(nèi)部位移，外部位移可通過GPS、全站儀等方法實(shí)現(xiàn)測(cè)量，而內(nèi)部位移主要通過桿式測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)量。基本原理是:桿式測(cè)斜儀的長(zhǎng)度固定，通過傾斜角度的變化，通過三角函數(shù)的關(guān)系計(jì)算水平位移L=Len*Sin(a)，其中Len為桿式測(cè)斜儀的長(zhǎng)度，α為傾斜角度。
[0003]傳統(tǒng)方法利用傾角傳感器測(cè)量豎直方向的傾角變化值，通過三角函數(shù)的計(jì)算得出水平的位移變化，再根據(jù)實(shí)際測(cè)量對(duì)象的深度，布設(shè)相應(yīng)數(shù)量的傳感器，從而得到豎直方向下內(nèi)部偏移的整體趨勢(shì)。
[0004]上述傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)存在以下的不足:
[0005]傳統(tǒng)測(cè)斜儀在對(duì)被測(cè)土體測(cè)量時(shí)，因成本和傳感器自身尺寸的限制，布點(diǎn)數(shù)量有限，導(dǎo)致無法對(duì)整根管道的變形進(jìn)行測(cè)量。常規(guī)布設(shè)時(shí)，一個(gè)管道往往只測(cè)量4?5個(gè)測(cè)點(diǎn)，然后，通過4?5個(gè)點(diǎn)的趨勢(shì)圖判斷內(nèi)部位移情況，存在一定的不確定性。
[0006]傳統(tǒng)測(cè)斜儀內(nèi)部由一個(gè)機(jī)械懸臂構(gòu)成，根據(jù)重力加速度方向特性，懸臂的夾角反應(yīng)出傾角的變化。因此受機(jī)械懸臂的結(jié)構(gòu)所限，此類測(cè)斜儀耐沖擊性能較差，運(yùn)輸、安裝時(shí)都需進(jìn)行防護(hù)，一旦出現(xiàn)沖擊損傷，傳感器即無法修復(fù)，導(dǎo)致使用成本、可靠性有所影響。
[0007]綜上所述，傳統(tǒng)的測(cè)斜儀在成本控制、抗機(jī)械沖擊、高低溫環(huán)境等方面存在一定的局限性，難以滿足當(dāng)前工況下的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]實(shí)用新型目的在于要解決的技術(shù)問題就在于以下幾點(diǎn):(I)傳感器設(shè)計(jì)成長(zhǎng)條裝電路板，利用多組電渦流傳感器陣列的串接，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)管道內(nèi)多個(gè)點(diǎn)位測(cè)量；(2)無機(jī)械懸臂結(jié)構(gòu)，傳感器結(jié)構(gòu)上可實(shí)現(xiàn)良好的機(jī)械沖擊性能。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的以下技術(shù)方案:
[0010]—種電渦流土體變形測(cè)量傳感器，它包括有電路基板I和電路基板Π ;
[0011 ]在電路基板I內(nèi)部設(shè)計(jì)有線圈陣列、交流產(chǎn)生電路、阻抗測(cè)量電路;線圈陣列、交流產(chǎn)生電路、阻抗測(cè)量電路都與線圈多路選通開關(guān)連接；
[0012]電路基板Π上設(shè)置有金屬探頭陣列。
[0013]各組成部分通過印刷電路板布線完成內(nèi)部信號(hào)傳輸；
[0014]當(dāng)土體發(fā)生實(shí)際變形時(shí)，被測(cè)土體會(huì)對(duì)金屬探頭陣列產(chǎn)生擠壓，從電渦流測(cè)量電路處測(cè)量線圈阻抗會(huì)發(fā)生變化。
[0015]本實(shí)用新型中利用電渦流測(cè)量原理進(jìn)行工作，為了減少設(shè)計(jì)成本和制造體積，設(shè)計(jì)成多路線圈通過片選工作，內(nèi)部設(shè)計(jì)有線圈多路選通開關(guān)、交流產(chǎn)生電路、阻抗測(cè)量電路，通過選通的方式，減少了測(cè)量電路的數(shù)量和體積。
[0016]該電渦流土體變形測(cè)量傳感器放置在土體的測(cè)量管道內(nèi)。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果:
[0018]本實(shí)用新型利用電渦流線圈陣列的測(cè)量方式，結(jié)構(gòu)單一，并可實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器串聯(lián)方式，可滿足長(zhǎng)管道的連續(xù)變形測(cè)量，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中不足。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的電渦流式變形傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是實(shí)際土體變形擠壓傳感器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖1、2對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0022]一種電渦流土體變形測(cè)量傳感器，它包括有電路基板11和電路基板Π 7;
[0023]在電路基板11內(nèi)部設(shè)計(jì)有線圈陣列5、交流產(chǎn)生電路2、阻抗測(cè)量電路3;線圈陣列
5、交流產(chǎn)生電路2、阻抗測(cè)量電路3都與線圈多路選通開關(guān)4連接；
[0024]電路基板Π7上設(shè)置有金屬探頭陣列6。
[0025]該電渦流土體變形測(cè)量傳感器放置在土體8的測(cè)量管道內(nèi)。
[0026]土體變形對(duì)傳感器分布的金屬探頭陣列產(chǎn)生擠壓，引起線圈阻抗值的變化，通過對(duì)線圈參數(shù)變化測(cè)量出變形位移，其特征是:當(dāng)土體發(fā)生實(shí)際變形時(shí)，被測(cè)土體8會(huì)對(duì)金屬探頭陣列6產(chǎn)生擠壓，從電渦流測(cè)量電路3處測(cè)量線圈阻抗會(huì)發(fā)生變化。
[0027]將變形傳感器安裝固定在測(cè)量管道內(nèi)部，安裝后注意調(diào)整其豎直方向，盡量保持豎直安裝。根據(jù)測(cè)量管道實(shí)際長(zhǎng)度可進(jìn)行傳感器的串聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)管道的整體測(cè)量。
[0028]安裝完畢后，因安裝時(shí)無法避免土體或傳感器的微變形，因此需要在安裝時(shí)采集初始阻抗值，并作記錄。
[0029]測(cè)量周期內(nèi)，再次測(cè)量當(dāng)前電渦流線圈陣列的阻抗值，并與初始阻抗值進(jìn)行對(duì)比，從而判斷土體內(nèi)部真實(shí)的土體變形情況。
[0030]控制電路給傳感器線圈提供一個(gè)交變電流，可在線圈周圍形成一個(gè)磁場(chǎng)，當(dāng)金屬探頭靠近此磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞茲定律，金屬探頭靠近線圈會(huì)改變線圈的阻抗值，因此可通過測(cè)量線圈的阻抗值來反應(yīng)金屬頭與線圈的位置關(guān)系。
[0031]如圖2所示，當(dāng)箭頭處土體發(fā)生形變時(shí)，會(huì)直接引起該測(cè)量處的金屬探頭與線圈的位置發(fā)生變化。從而引起該處線圈的阻抗特性。
[0032]本變形傳感器設(shè)計(jì)主要由電路基板、測(cè)量電路、選通電路、電渦流線圈陣列、金屬探頭陣列組成，其中電路基板設(shè)計(jì)成長(zhǎng)條狀，放置在土體的測(cè)量管道內(nèi)。為減少測(cè)量引線的數(shù)量，設(shè)計(jì)有一個(gè)選通開關(guān)、多個(gè)測(cè)量線圈結(jié)構(gòu)，減少引線復(fù)雜度。
[0033]因制造生產(chǎn)所限，當(dāng)需要測(cè)量連續(xù)管道變形時(shí)，可使用多個(gè)傳感器進(jìn)行串聯(lián)，完成長(zhǎng)管道的變形測(cè)量。電渦流線圈按合理的間距進(jìn)行分布，如5cm，相比傳統(tǒng)測(cè)量方法，在相同長(zhǎng)度的管道內(nèi)，本實(shí)用新型方法較傳統(tǒng)方法在實(shí)際測(cè)量點(diǎn)位數(shù)量大大增加，提高了產(chǎn)品測(cè)量準(zhǔn)確性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電渦流土體變形測(cè)量傳感器，其特征在于:它包括有電路基板I(I)和電路基板Π(7)； 在電路基板I(I)內(nèi)部設(shè)計(jì)有線圈陣列(5)、交流產(chǎn)生電路(2)、阻抗測(cè)量電路(3);線圈陣列(5)、交流產(chǎn)生電路(2)、阻抗測(cè)量電路(3)都與線圈多路選通開關(guān)(4)連接； 電路基板Π (7)上設(shè)置有金屬探頭陣列(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電渦流土體變形測(cè)量傳感器，其特征在于:該電渦流土體變形測(cè)量傳感器放置在土體的測(cè)量管道內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01B7/24GK205482783SQ201620143069
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月26日
【發(fā)明人】劉付鵬, 劉文峰, 王輔宋, 謝鎮(zhèn), 劉國勇, 李松
【申請(qǐng)人】江西飛尚科技有限公司