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专利号: 2021109742172
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于薄膜压力传感器的顶管管周摩阻力智能测量方法,其特征在于:包括如下步骤:

S1、对多个薄膜压力传感器进行标定试验,获得每一薄膜压力传感器的电压‑压力标定函数文件;

S2、使用标定后的薄膜压力传感器进行顶管管周摩阻力测量,顶管管周摩阻力测量基于数据采集箱、信号接收器、云平台服务器和工业控制机进行,数据采集箱内设有通过导线依次相连的电阻转电压模块、电压数据采集卡、信号采集模块和信号发射天线,工业控制机内配置云平台监控软件,顶管管周摩阻力测量包括如下步骤:S2.1、选取监测管节,每一监测管节下放至工作始发井之前,将其一标定后的薄膜压力传感器贴附设置在该管节的承口端的木垫板上,使薄膜压力传感器覆盖整个承口端端面;

S2.2、在顶管施工过程中,将数据采集箱和信号接收器设置在地埋管节中,将数据采集箱、信号接收器、云平台服务器和工业控制机依次无线连接,每一监测管节下放并完全顶进后,将该监测管节的承口端之中的薄膜传感器与数据采集箱通过导线相连,并通电工作;薄膜压力传感器输出的电阻信号经过电阻转电压模块输出为电压信号并由电压数据采集卡整合处理,最后由信号采集模块将电压数据转换为无线数字信号并由信号发射天线向外发射,经信号接收器传输至云台服务器;

S2.3、在工业控制机中启动云平台监控软件,云平台服务器返回数字信号至监控软件上,调用薄膜压力传感器的电压‑压力标定函数文件实时拟合并呈现压力数据在工业控制机的界面上;

S2.4、不同位置管节的管周摩阻力计算:两薄膜压力传感器所在监测管节之间区域管节的管周摩阻力为两薄膜压力传感器所测压力值之差。

2.根据权利要求1所述的一种基于薄膜压力传感器的顶管管周摩阻力智能测量方法,其特征在于:所述标定试验基于竖向加载仪、设置在竖向加载仪上的张拉压力传感器以及通过导线依次相连的电阻转电压模块、电压数据采集卡和工业控制机进行,标定试验包括如下步骤:

S1.1、制作两块混凝土底板,制作混凝土底板的水泥与制作顶管工程所用管节的水泥相同,混凝土底板的面积与需要标定的薄膜压力传感器一致,混凝土底板的厚度大于10cm;

S1.2、选取顶管工程所用木垫板一块,木垫板的面积与需要标定的薄膜压力传感器一致;

S1.3、选取橡胶垫板两块,橡胶垫板的面积与需要标定的薄膜压力传感器一致,橡胶垫板的厚度为1‑2mm;

S1.4、放置一块混凝土板底板在平整的桌面上,然后依次将一块橡胶垫、薄膜压力传感器、另一块橡胶垫、木垫板放置在该混凝土底板上,最后放置另一块混凝土底板,混凝土板底板、橡胶垫、薄膜压力传感器、木垫板均平齐,并将需要标定的薄膜压力传感器通过导线与电阻转电压模块相连;

S1.5、采用竖向加载仪向混凝土底板正上方施加额定荷载,通过竖向加载仪上的张拉压力传感器控制荷载大小,初始荷载为薄膜压力传感器最大量程对应的压力值;

S1.6、施加额定荷载后观察工业控制机的输出值,基本稳定时读取对应的电压值,得到混凝土底板夹持下薄膜压力传感器在该额定荷载的电压值;

S1.7、分级减载至下一额定荷载,并重复步骤S1.6;

S1.8、减载至0N后,保存并拟合标定数据,存储为电压‑压力标定函数文件。

3.根据权利要求2所述的一种基于薄膜压力传感器的顶管管周摩阻力智能测量方法,其特征在于:步骤S1.7中,减载幅度应小于0.2倍初始荷载以得到更多拟合点。

4.根据权利要求2或3一种基于薄膜压力传感器的顶管管周摩阻力智能测量方法,其特征在于:标定试验完成后,将两块橡胶垫板平齐贴附固定至薄膜压力传感器前后两面。

5.根据权利要求1所述的一种基于薄膜压力传感器的顶管管周摩阻力智能测量方法,其特征在于:在始发工作井的后背墙上设置信号强度增益器,将信号强度增益器与信号接收器和云平台服务器均无线连接,从而将信号接收器的信号远程传输至云平台服务器。

6.根据权利要求1述的一种基于薄膜压力传感器的顶管管周摩阻力智能测量方法,其特征在于:选用的每一薄膜压力传感器均为阵列多点式。

7.根据权利要求6的一种基于薄膜压力传感器的顶管管周摩阻力智能测量方法,其特征在于:选用的每一薄膜压力传感器的量程大于始发工作井内液压油缸所提供的最大应力。