基于正负压力测量的孔隙水压传感器设计与研究

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传感技术作为现代信息产业的三大支柱之一,影响和制约着信息技术的发展,同时对工程性建设和农牧业研究领域有重要意义。压力传感技术作为起源较早、发展较成熟的一项技术,目前已有繁多的传感器种类适用于不同的压力测量,如气压、液压和固体压力。这些压力传感器常被使用在大坝、桥梁、铁路等工程性建设和农牧业的研究中,能够探测和实时监控,为其安全性、长期稳定等等性能提供了保障。从探测的多功能性出发,本文提出一种能够兼测正、负孔隙水压力的传感技术,为特殊性土体的孔隙水压力的监测提供了新的解决方法。基于某一实验室模型样土测量样本,对孔隙水压测量装置进行设计。孔隙水压测量装置充分利用普通渗压计中液体传递压力的原理,结合电阻式应变传感器的工作原理,将正、负压力转化为传压液体对传感器弹性元件的压力和吸力,使孔隙水压传感器能够通过弹性元件的双向变形输出压力值,从而实现其正、负压力测量的功能。同时,面对较小的测量范围,传感器弹性元件的设计需要保证传感器一定的灵敏度要求。根据孔隙水压测量装置的工作原理,对其进行具体的结构设计并确定弹性元件等核心元件的结构尺寸。利用(?)NSYS软件对传感器的弹性元件的简化模型和三维实体模型分别作有限元分析,通过仿真结果和理论值的比较分析,验证理论设计值的合理性。对所需要粘贴的应变计作相关的工艺分析,使应变计的粘贴最大限度地提高传感器的性能和降低不确定性因素的影响。最后对传感器的标定实验结果进行处理和分析,通过静态特性的计算值进一步验证传感器设计的合理性。
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