专利名称：压力变换器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及压力变换器，更详细说，涉及在大坝底部、河床底部、海底以及堆积斜面等的地基中，检测除去间隙水压的土压(有效土压)以及构成地基的土壤粒子之间存在的间隙水压的微小变动(在下面称为“动态间隙水压”)并作为传送信号输出的压力变换器。
背景技术：
现有，大坝底部、河床底部、海底以及堆积斜面等的地基，在反复进行堆积和流动时，由于堆积的砾石或堆积的沙土会对地基形状或构造物产生影响，所以有必要预先对地基中的土压进行研究。一般所谓土压是在构成土壤的土壤粒子的砂压加上存在于土壤粒子之间的间隙水压，通常将此称为全土压。而间隙水压称呼的是由空气和水的混合物造成的压力。
从全土压中除去间隙水压得到的土压称为有效土压。因此，地基的强度是否适合于构筑地中的建筑物或者斜面是否稳定，都能够通过测量地基中有效土压或者间隙水压进行判断，也能够判断堆积土砂面的上升或下降，或者移动。
作为进行如此测量的现有的例子，有本发明人等在专利第2,696,099中提出的电气式压力变换器。
图12是表示涉及此现有例子的有效土压计(在下面称为“第一现有例子”)结构的截面图。
在图12中，在变形发生部81的表面和背面的中心，同轴一体化地安装着受压杆83、83，突出到本体部82的外面，在受压杆83、83的两端装有凸缘状的受压板84、84。在受压板84、84和本体部82之间装有可以各自伸缩的波纹管85、85，由该波纹管85、85进行密封，阻止湿气等侵入上述变形发生部81中。在此变形发生部81靠近中心部位和靠近边缘的部位，在表面和背面上加上多个应变仪86，使之作为将变形发生部81的变形量变换为电信号的元件，形成了在图中没有显示的惠斯登电桥。
在本体部82上，形成水压室88地围绕(包围)在上述各一边(图中在上方)的受压板84和波纹管85的外周侧的过滤器93，由比如螺旋拧入等方式支持着。在另一边的受压板84和波纹管85的外周侧，使本体部82的一部分凸缘状地张出，在其截面形成有检测部95，与上述受压板84之间存在微小间隙而对向地设置有薄壁状的受压隔膜94。在此检测部95内填充着比如液压油等液体96。
当把具有如上结构的土压计埋设在地基内时，在受压隔膜94的面上受到土壤粒子的土压与间隙水压之和的全土压，在过滤器93一侧，隔断了土壤粒子的侵入，只让间隙水通过而在水压室88受到间隙水压。
因此，在受压隔膜94上所受的土压和间隙水压当中，间隙水压与从过滤器93一侧来的间隙水压抵消，得到只是土压(称之为有效土压)的力通过受压板84和受压杆83施加到变形发生部81上，从而由应变仪86得到与有效土压相对应的电信号。因为由这样的土压测量可判断地基中的土压强度，就能够在建筑土木建筑物之前预先知道地基的强度。
图13是表示在专利第2,696,099号中叙述的动态间隙水压计(在下面称为“第二现有例子”)结构的截面图。
在图13中，与图12不同之处是，在下侧的受压板84和波纹管85的外周侧，没有使本体部82的一部分凸缘状地伸出，没有在其前面与受压板84之间存在微小间隙而对向地设置有薄壁状的受压隔膜94的检测部95，代替它的是，在本体部82上通过比如螺旋拧入等手段装有与上侧过滤器90的衰减特性不同的过滤器89，使之包围住受压板84和波纹管85，形成水压室87。
这些过滤器89、90显示出如图14表示的被测压力的变动频率[Hz]和过滤器的衰减率[Pb/Po]之间关系的特性图，一侧的过滤器89，使用的过滤器由于眼孔比较粗，直到高频率都具有无衰减的A特性曲线，而另一个过滤器90，使用的是在比上述过滤器89更低的频率下，就产生压力衰减的B特性曲线的过滤器。在表示上述过滤器衰减率的符号当中，Po是输入的压力值，Pb是输出信号压力值。
如上结构的动态间隙水压计埋设在比如海底等地基内使用。由于水深形成的水压，亦即静态水压，即使是两个过滤器89、90的衰减特性不同，但由于通过各个过滤器89、90的各自的水压室87、88没有压力差，从而，受压板84、84上的间隙水压分别相等，结果变形发生部81就没有变形，应变仪86中也就没有电输出，从而就消除了静态水压。
但是，在地基中的间隙水作为特定频率的波产生动态间隙水压的情况下，由于两个过滤器89、90的衰减特性的差别，在水压室87、88之间就产生了压力差。
这就是说，由于具有图14的A特性曲线的过滤器89一侧的水压室87中的动态间隙水是高压，通过受压板4使变形发生部81变形，由应变仪86以电阻值的形式检测出此变形发生部81的变形量，就能够从在应变仪86中形成的电桥的输出端取出与动态间隙水压相对应的电信号。
因此，由水深造成的水压或土压的大小没有关系，而能够测量出由地震或地壳变动等产生的微小动态间隙水压的变动。基于此动态间隙水压的数据就能够知道地基的强度，以土木建筑物的设计、建设和安全管理作为目标。
按照涉及上述第一现有例的有效土压计和涉及第二现有例的动态间隙水压计，虽然能够测量有效土压和动态间隙水压，但在这些现有例当中，都使用具有相同弹簧常数的两个波纹管85、85，由导入两个波纹管85、85的外部的液压使两个波纹管85、85内部的变形发生部81产生差动变形，使用了所谓差压计的构造。
在使用两个波纹管85、85结构的情况下，如在图12和图13所看到的，由差压中心位置到波纹管的压力负荷位置A、B之间会有水压差，此差值对测定的压力会产生影响，在要求以1CM水压程度以下的误差测定产生的有效应力的高精度的情况下就成为问题。
为了消除此误差，如果把图12、图13转过90°放置就不会有水压差，但在此情况下测量有效土压时，在垂直土压方向上对称性被破坏，在用来测量动态间隙水压时成为横向长的形状，很难插入土壤中，也就是说一般很难插入或放置到小直径钻孔中。
实际上不可以得到弹簧常数完全相同的两个波纹管，只能使用近似相同的波纹管，此弹簧常数的差值，受到作为干扰输出的设置深度水压的影响。有的有效土压计，如在图12中所看到的，由于在一侧的波纹管85上，土压从受压隔膜94经充满隔膜室的液体96的液压而起作用，也会产生不能忽视此影响的情况。
然而，近年来有人将多个有效土压计和动态间隙水压计连接起来，测量在深度方向上的有效土压分布和动态间隙水压分布。
但是，当把涉及上述第一和第二现有例的波纹管式压力变换器进行多段连接时，会产生如下的问题。
这就是说，在图15中，在第一压力变换器110、第二压力变换器120以及第三压力变换器130等压力变换器依次通过连接管114、124和134进行连接的情况下，信号电缆111、121和131都是沿着各个压力变换器110、120和130的外侧向另一方侧引出。
然后，为了保护各个信号电缆111、121和131，有必要安装引出的保护部件113、123和133，以及与此连接的保护管112、122和132，在其中插入信号电缆111、121和131。
如在图15中所示，这样，信号电缆111、121和131从连接管114、124和134中引出，通过保护部件113、123和133被引出，在导出时，它们与保护管112、122和132一起，紧贴着圆筒状的第一～第三压力变换器110～130的本体以及过滤器115、125和135的外周部分，在此电缆周围的部分，形状成为扩大的部分，进而扰乱了观测的土压，信号电缆就具有曝露在磨耗的环境中等缺点。
发明内容
为了消除以上的问题，本发明的第一个目的是提供一种压力变换器，能够由直接的差动力检测出有效土压。
本发明的第二个目的是提供一种压力变换器，能够检测出有效土压，而没有由放置深度造成的水压干扰。
本发明的第三个目的是提供一种压力变换器，能够很容易水平放置和垂直插入。
本发明的第四个目的是提供一种压力变换器，能够很容易检测出长边方向上的压力分布。
本发明的第五个目的是提供一种压力变换器，能够检测出动态间隙水压，而没有由放置深度造成的水压干扰。
在权利要求1中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第一～第三个目的，其结构使得在承受土压的两块刚性板所夹持的空隙中插入负荷计，即使在通过过滤器将空气压和水压导入的两块刚性板之间受到空气压和水压变化，也不会产生输出的变化，由上述负荷计检测出与有效土压相对应的信号。
在权利要求2中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第一～第三个目的，其结构使得在上述两块刚性板中的至少一块上，在端部具有薄壁弹性部，能够将与土压成比例的负荷传递到上述负荷计上，而不会扰乱土压变形。
在权利要求3中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第一～第三个目的，上述刚性板的受压面的形状呈现圆形板状，在至少一块刚性板的与受压面相反的一面侧周边端部附近具有薄壁弹性部，上述两个刚性板，在受压面相反的一面侧互相向内相对峙，在两块刚性板的中央部之间插入上述负荷计，在两块刚性板的周边部分之间插入支持体和过滤器。
在权利要求4中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第一～第三个目的，上述刚性板的受压面的形状呈现矩形板状，在至少一块刚性板的与受压面相反的一面侧的长边方向端部附近具有薄壁弹性部，受压面相反的一面互相向内对峙，在两块刚性板的中央部之间插入上述负荷计，在两块刚性板的长边方向端部之间插入支持体，在短边方向端部之间插入过滤器。
在权利要求5中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第一～第三个目的，上述刚性板的受压面的横断面形状呈现大致的半圆弧形，在至少一块刚性板的长边方向端部附近具有薄壁弹性部，各自受压面的反面侧互相向内对峙，在上述两块刚性板的中央部之间插入上述负荷计，在两块刚性板的长边方向端部之间插入支持体，在短边方向端部之间插入过滤器。
在权利要求6中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第一～第四个目的，其结构使得能够将上述两块刚性板在长边方向多段地连接，在上述两块刚性板之间夹持着上述负荷计的状态下形成的空隙内，依次插入上述负荷计的输出信号电缆。
在权利要求7中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第一～第三个目的，其结构使得在承受土压的刚性板当中，在至少一块刚性板的端部具有薄壁弹性部，在上述薄壁弹性部的受压面反面侧加上光纤式应变计或者应变仪，受压面反面侧互相向内对峙，在两块刚性板端部之间插入支持体和过滤器，在通过上述过滤器导入空气压力和水压的两块刚性板之间，由即使受到空气压力和水压的变化也不发生输出变化的上述光纤式应变计或者应变仪检测出与有效土压相对应的信号。
在权利要求8中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第五个目的，其结构使得在承受水压的两块刚性板的端部之间装有水压响应缓慢的过滤器，在中央部之间插入负荷计，包围着上述两块刚性板地装有水压响应迅速的过滤器，由上述负荷计检测出与动态间隙水压相对应的信号。
在权利要求9中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第五个目的，其结构使得在承受土压的两块刚性板当中，在至少一块刚性板的端部具有薄壁的弹性部，在上述薄壁弹性部的受压面反面侧添赋有光纤式应变计或者应变仪，受压面反面侧互相向内对峙，在两块刚性板的端部之间装有水压响应性缓慢的过滤器，包围着上述两块刚性板地装有水压响应性迅速的过滤器，由上述光纤式应变计或者应变仪检测出与动态间隙水压相对应的信号。
在权利要求10中所述的本发明，其特征在于，为了实现上述第三、第四个目的，由于安装了介于相邻压力变换器之间的多个支持体和搭接在相邻支持体之间、固定于上述支持体的连接板，在将多个压力变换器纵列状地连接的同时，由上述支持体和连接板分担测定方向以外的负荷，在放置、插入和测量时，测定方向的土压以外的负荷不会影响到压力变换器。
当把如上所述构成的压力变换器埋设在地基内时，由比如水深形成的水压，也就是静态水压，通过过滤器导入承受土压的两块刚性板之间所夹持的空隙中，由于在负荷点上不产生压差，就消除了上述的静态水压。
另外，在地基中的砂压，即有效压力部分的负荷，成为押加到一对刚性板受压面上的力而施加在负荷计上，由负荷计检测出与有效压力相对应的信号。
如上所述除掉了在地基中的静态水压，但是在由于地基中的间隙水产生的间隙水压以高于一定的频率呈现波动变化的情况下，如权利要求8，利用在承受水压的两块刚性板的端部之间安装的水压响应性缓慢的过滤器和包围两块刚性板地设置的响应性迅速的过滤器之间衰减特性之差，就在空隙的内外产生了压差，此压差使插入到两块刚性板之间的负荷计发生变形，由将此变形量转变为电信号的元件，比如应变表、光纤式应变计等检测出与此间隙水压相对应的电信号。
图1是表示作为本发明实施方式1的能够检测有效土压的压力变换器，其刚性板呈现圆板形状的压力变换器结构的截面图。
图2是如图1所示的压力变换器的俯视图。
图3是表示作为本发明实施方式2的能够检测垂直有效土压的压力变换器，其刚性板周边边缘没有固定型的压力变换器结构的截面图。
图4是表示本发明实施方式3、4的，多个能够检测出有效土压的压力变换器的单元结构的半截面图。
图5是在图4中显示的压力变换器的主视图。
图6是在图4中显示的压力变换器构成的立体图。
图7是图4的B-B线截面图。
图8是图4的C-C线截面图。
图9是将本发明实施方式5的能够检测出动态间隙水压的压力变换器结构一部分剖开表示的侧视图。
图10是图9的D-D线截面图。
图11是表示在本发明实施方式1～4中使用的负荷计中水压非干扰原理的图。
图12是涉及第一现有例的有效土压计的断面结构图。
图13是涉及第二现有例的动态间隙水压计的断面结构图。
图14是涉及第二现有例的动态间隙水压计的响应图。
图15是表示涉及其他现有例的将多个有效土压计连接起来情况下结构的侧视图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1和图2是表示作为本发明实施方式1的能够检测有效土压的压力变换器结构的图，其中图1是图2的A-A箭头方向的截面图；而图2是其俯视图。
在图1和图2中，两块刚性板11、12是由比如不锈钢等金属制造的厚壁刚性板，由平面上看到的形状呈现圆板状，在受压面一侧形成平面，但在与受压面相反的一侧，在中央部形成浅的凹入部，用来安放负荷计41，在周边端部附近圆环状地切削成截面梯形的沟槽11b、12b，分别形成薄壁弹性部11a、12a。
因此，两块圆形的刚性板11和12，从中央部到边缘附近作成厚壁的刚性体部，而在边缘附近作成薄壁弹性部(可挠曲部分)，边缘部成为厚壁的装配部。
在此实施方式的情况下，这两块圆形的刚性板11、12形成同样或对称的形状，在受压面反面，即沟槽11b、12b形成的一侧向内相互对峙，在两块圆形的刚性板11、12的中央部形成的浅凹槽之间夹持着一个负荷计41，在边缘部分等角度间隔(120°)地放置3件支持体21，此负荷计41的上方和下方的负荷导入部(支点)利用螺钉固定等方式安装在圆形刚性板11和12上。此时，由负荷计41导出信号的电缆51通过在两块圆形刚性板11、12之间形成的间隙10引出到外面。
然后，在两块圆形刚性板11、12之间的周边端部附近沿着圆周安装着过滤器31、32，使其在半径方向上具有一定的间隔，在空隙10内导入空气和水，但遮挡住大颗粒的砂土，在空隙10内混入砂土，对刚性板11、12位置的变化和薄壁弹性部11a、12a的由土压产生的弹性变形都没有损害。
然而，如在图11上所示，在此使用的负荷计41，负荷导入部41a、41b的两点作为检测负荷的支点，在负荷计41的周围，存在流体压力即使压力变化，在原则上也不会输出，也就是说此负荷计的压力干扰误差极小。
在如图1中所示的安装了这样负荷计41的压力变换器1中，当作用土压P时，土压P中的间隙水压Pw分量通过过滤器31、32流入空隙10当中，但由于砂压Ps分量不能进入空隙10，因此在负荷计41上作用着如下公式表示的负荷F。
F＝(Ps+Pw)·A-Pw·A＝Ps·A(1)在此，P＝Ps+Pw，P全土压Ps砂压(有效土压)Pw间隙水压；A土压计的有效负荷面积为了容易理解，使用两块刚性板11、12的薄壁弹性部11a进行说明，但由于此薄壁弹性部11a起着与负荷计41一起与土压成比例而弹性变形的弹簧的作用，如果薄壁弹性部11a的弹性常数分量取为k1，负荷计41的弹性常数分量为k2，则有效土压计中央部的弹性常数k能够用公式(2)表示。
k＝k1+k2 (2)由如公式(2)的观点出发，根据现场情况的不同，在上述圆形刚性板11、12之间的负荷计41，即便以等角度的间隔安装1个、2个、3个还是4个，其动作的原理都没有改变。如在图3所示的实施方式2，也可以不使用薄壁弹性部11a和支持体21，只对负荷计41进行弹性支持而制造。
在这样构成的情况下，由于图3的过滤器33就能够很好地防止砂压进入空隙10内，简单地利用合成纤维或者海绵体也是可以的。
至此说明了刚性板11、12是圆板状的情况，但如实施方式3或实施方式4，受压面的形状也可以由矩形板或圆弧面形成，在此情况下，将多个有效土压计进行多段地连接测定分布压力也是可以的。
下面说明连续使用多个使用在图4、图5、图6和图7中的矩形刚性板的压力变换器的实施方式3。图4是侧截面图，图5是其放大的俯视图，图6是立体图，图7是图5的B-B截面图，图8是图5的C-C截面图。
在支持体23的端部(在图5中的下端)，为了减小在现场插入地中的阻力，安装了插入头71。
在图4当中，两块矩形的刚性体13、14在比一侧薄壁弹性部13a、14a更外侧的固定部上利用定位螺丝固定在支持体23上，在比另一侧薄壁弹性部13b、14b更外侧的固定部上利用定位螺丝同样固定在支持体24上。
在进行这样的固定操作以前，先要将矩形刚性板13、14之间的空隙10中的负荷计41按照上述的要领进行固定。
也可以在薄壁弹性部13a、13aa、13b、13bb等4个地方直接安装光纤式应变计或应变仪(包括半导体测试仪)代替负荷计41，检测出与负荷的大小对应的信号。
在两块矩形刚性板13、14呈对峙的状态下形成的空隙10的两侧的开口端部，安装有过滤器34、35使之具有若干间隙不会妨碍矩形刚性板13、14的活动。
这就是说，过滤器34、35的一端固定在支持体23上，另一端固定在连接支持体24上，分别由定位螺丝安装。长条状的连接板61，其一端固定在支持体23上，另一端用定位螺丝安装固定在连接支持体24上。此连接板61除了具有依次连接多个压力变换器的功能以外，还能够分担由压力变换器轴向(长边方向)的拉伸或压缩方向的力或者定位螺丝产生的扭矩，具有只测定方向的土压发生在上述刚性板13、14的受压面上的作用的功能。
如在图4、图5、图6所示，压力变换器1的矩形刚性板13的薄壁弹性部13b、13bb附近和矩形刚性板14的薄壁弹性部14b附近分别用定位螺丝将一侧连接在支持体24的连接部24b和24bb上。
另外，分别用定位螺丝将下一段的压力变换器2的矩形刚性板15的薄壁弹性部15a、15aa的附近和矩形刚性板16的薄壁弹性部16a的附近连接在支持体24的另一侧的连接部24a、24aa。
这样就依次连接着多个压力变换器，构成能够测定轴向分布压力，即有效土压的多段式压力变换器。
然后，用于将从负荷变换器41输出的信号取到外面的信号电缆51插入到在两块矩形刚性板13、14之间形成的空隙10中，通过插通连接压力变换器1、2的连接支持体24上的贯通孔24c内(图8)，以后，由于按照同样的要领能够依次贯穿空隙10和贯通孔24c内，这就用不着像图15那样将信号电缆引出到压力变换器的外侧。
因此，由于不会干扰观测的砂土，信号电缆也不处于磨耗的环境中，就可以得到正确的观测结果，一般性地提高了耐久性、可靠性和方便性。
在将此实施方式3中的过滤器34、35插入地基时，为了获得耐磨耗的性能，以及降低成本，利用有孔的金属板等制造。
下面，针对将两块刚性板的功能和形状加以改变的实施方式4加以说明。
如在图4和图7中的双点划线(假想线)所示，两块刚性板13’、14’的受压面横断面呈现大致的半圆弧状，在两块刚性板13’、14’的端部附近，具有薄壁弹性部13a、13b、14a、14b，受压面反面彼此向内对峙，在两块刚性板13’、14’的中央部插入负荷计41，在两块刚性板13’、14’的长边方向端部之间插入支持体23和连接支持体24，在短边方向的端部之间插入过滤器34、35。
由于这样的构成，其外形与本身是圆孔形的钻孔壁面的外观大致相似，在测定比较硬的地基的土压时，由于受压面和钻孔壁面近似，砂压大致均匀地作用在整个受压面上，能够检测出更为实际状态的有效土压。
另外，两块刚性板13’、14’的受压面不限于半圆弧状，半圆锥体也是可以的。可以将厚板卷成半圆弧状，用焊接等方式固定在如图7所示的平板状刚性板13、14上使之成为一体。
在此情况下，如此结构具有能够实现轻量化的优点。
在图9、图10中表示本发明实施方式5的压力变换器。
其中，图9是一部分被剖开的主视图，图10是图9D-D线的截面图。
此实施方式5的压力变换器，其基本结构与图4～图7所示的实施方式3的压力变换器一样，在两块刚性板13、14的开口端部之间装有水压响应性缓慢的第一过滤器，围绕着两块刚性板装有水压响应性迅速的圆筒状过滤器36，由插入两块刚性板之间的负荷计41得到与动态间隙水压相对应的信号。
用图9、图10详细说明此实施方式5。
此压力变换器1与在图4～图7中所示的是同样的，在支持体23的一段固定有插入头72，在支持体23和连接支持体24之间，搭载并固定一对刚性板13、14。负荷计41则固定在一对刚性板13、14之间。
在支持体23和连接支持体24之间搭载穿有许多细孔的，换句话说水压响应性缓慢的第一过滤器34、35，其各个端部用定位螺丝安装。
在这些过滤器34、35的侧面固定着总共4块连接板62，其两端固定在支持体23和连接支持体24上。
包围着如此构成的压力变换器1的外周，装有粗孔的，换句话说水压响应性迅速的第二过滤器36。
特别是，此第二过滤器36在插入地中时能够耐受磨耗，利用金属圆筒使之一部分为有孔部而制造出来。
如此构成的压力变换器，如在图10中所看到的，在两块刚性板13、14之间和两块第一过滤器34、35之间形成的内部空隙10，在两块刚性板13、14的周围和圆筒状第二过滤器36之间形成中间空隙20。
由于内部空隙10具有比较大的容积，如调整使第一过滤器34、35的压力流入口狭窄，对水压变化的响应缓慢，内部空隙10的静止水压分量只有很小的变化。
因此，负荷计41的测量信号检测出的是中间空隙20的压力变化和空隙10的压力变化的差值，因此能够取出与从间隙水压变化Pwd中去掉静止水压Pws后的分量，即动态间隙水压相对应的信号。
圆筒状的第二过滤器36只由作为测定的中心部分的水压导入部36a成为水压响应迅速的快速过滤器的功能部，其余部分成为连接多个检测本体的功能部。
在此，参照图11a、图11b说明负荷计的原理。
图11a是表示负荷计结构的俯视图，图11b是说明负荷计动作的主视图。
在图11a、图11b上表示的负荷计的弯曲梁上连接着应变仪G1～G4。
当在导入负荷的作用点41a、41b上承受到负荷F时，表G1和G3被压缩，产生的应变为εc＝εm，表G2和G4被拉伸，产生的应变为εt＝-εm，由4个应变仪G1～G4构成的电桥的输出的变化为εs，εs＝2(εt-εc)-4εm(3)另外，在此弯曲梁上作用水压Pp的情况下，由水压Pp产生轴向应变εz，当弯曲梁的杨氏模量为Eb时，由于εz＝Pp/Eb的轴向应变在4个应变仪G1～G4上等量发生，在此情况下的输出变化εsz为εsz＝2(εz-εz)0 (4)即使具有由于水压带来的弯曲应变的增加分量εm的情况下，由于各个应变仪G1～G4具有与轴向应变同样的符号而且发生的量也相同，所以电桥输出的变化εsm为ε sm＝2(εm-εm)0(5)式(4)和(5)表示周围压力的干扰输出原则上不产生。
在使用实际的应变仪的负荷计当中，由于应变仪G1～G4有必要进行电绝缘，在图11a、图11b中显示的压力变换器中，把应变仪附着在与水绝缘的内面，使之不与水直接接触。
然而，近年来开发了光纤式应变计，作为光纤式应变计的代表例子，使用透射光而利用随光纤的弯曲而变化的透过率的方式已经实用化。在使用透射光的光纤的情况下，由于能够以一个来回的光纤测定多个应变计量点，只要在上述弯曲梁的应变仪G1～G4的检测弯曲应变的位置上安装光纤式应变计，就能够构成可准确地检测有效土压或动态间隙水压分布的压力变换器。
由于在此光纤式应变计中没有必要进行电绝缘，不用如在图11a、图11b所示采用在内部空隙中安装应变仪等密封结构的方法，引出信号线也就容易。
由于在图4、图5、图6中的薄壁弹性部13a、13aa、13b、13bb是不产生由于压力干扰而造成轴向应变或弯曲应变的地方，通过在薄壁弹性部13a、13aa、13b、13bb的受压面反面侧安装透过型光纤式应变计，就能够检测出随着负荷计41上的变化而与有效土压对应的信号。
由于多个透过型光纤式应变计用一个往返的光纤可测定应变，在本发明的压力变换器当中，有效地利用其特征，就能够大幅度降低测量成本。
本发明并不限定于如上所述而且图示的实施方式，只要不脱离本发明的主要精神，可以进行各式各样的变化。
比如，在上述内容当中，说明的两块刚性板是呈现对称的形状的，但设置在刚性板的端部的薄壁部或薄壁弹性部仅设置在至少一侧的刚性板上也是可以的。
在这样结构的情况下，在一侧的刚性板上，没有必要形成用于形成薄壁弹性部的沟槽或狭缝，这样就能够降低制造成本。
但是，如上所述的实施方式，使用一对对称形刚性板的一方，在能够以更高的敏感度、更高的精密度检测出有效土压或动态间隙水压这一点上是有利的。
如在图5、图6中所示，薄壁弹性部13a、13aa或薄壁弹性部13b、13bb，可形成コ字状的狭缝来调节薄壁部或薄壁弹性部的弹性常数。
如只进行薄壁化以使之比如具有小的弹性常数，从而造成强度不足，而有破坏的危险时，可以提供狭缝使薄壁弹性部13a、13aa、13b、13bb宽度窄而厚，从而具有足够的强度。
薄壁弹性部13a、13aa、13b、13bb的部分作为单元进行精密精加工以后，用定位螺丝等将其安装在预定的位置上。
产业上利用的可能性正如由以上的详细叙述所看到的，按照本发明的第一项权利要求，能够提供一种压力变换器，该压力变换器在两块刚性板之间夹持的空隙中安装着防止砂压进入的过滤器，能够由受到静态水压的影响也不改变输出的负荷计检测出有效土压的变化，能够使有效土压的测量位置和间隙水压的进入位置一致进行测定，由于没有与压力负荷位置的水压差，能够测定高精度的有效土压。
按照本发明的第二项权利要求，能够提供一种压力变换器，该压力变换器由于在两块刚性板当中，在至少一块的端部具有薄壁弹性部，其结构不干扰土压变形将与土压成比例的负荷传递到负荷计上，因此能够将两块刚性板的端部互相固定，使得在运输和安装阶段容易操作，在测量当中能够以更好的稳定性检测出有效土压。
按照本发明的第三项权利要求，能够提供一种压力变换器，其中上述两块刚性板的受压面呈现圆形的板状，在至少一个刚性板的受压面反面侧周边端部附近具有薄壁弹性部，上述两块刚性板的受压面反面侧向内互相对峙，在两块刚性板的中央部之间插入上述负荷计，在两块刚性板的周边部之间插入支持体和过滤器，除了适合于在测量现场埋设扁平的圆盘状设备的情况以外，其通用性能优异，特别是其构造简单，制造成本低廉，能够以更好的精度检测出有效土压。
按照本发明的第四项权利要求，能够提供一种压力变换器，其中上述两块刚性板的受压面形状呈现矩形板状，在至少一个上述刚性板的受压面反面侧的长边方向的端部附近具有薄壁弹性部，受压面反面向内互相对峙，在两块刚性板的中央部之间插入上述负荷计，在两块刚性板长边方向的端部间插入支持体，在短边方向的端部之间插入过滤器，由于具有这样的结构，它可以单独地使用，但特别在将多个压力变换器以纵列状的形式进行多段连接在多个位置上测量有效土压分布的情况下，能够形成细长的形状，能够很容易地插入比较小的钻孔中，能够容易而且正确地测量有效土压。
按照本发明的第五项权利要求，能够提供一种压力变换器，其中上述刚性板的受压面横断面呈现大致半圆弧状，在至少一块刚性板的长边方向端部附近具有薄壁弹性部，各自的受压面反面向内互相对峙，在上述两块刚性板的中央部之间插入上述负荷计，在两块刚性板的端部之间插入支持体和过滤器，因此在插入钻孔的状态下，压力变换器的外周和钻孔内周壁之间容易均匀地接触，在埋设到比较硬的地基当中时，能够检测出与地基的形状更准确地对应的有效土压。
按照本发明的第六项权利要求，能够提供一种压力变换器，其中上述两块刚性板在长边方向多段地进行连接，在上述两块刚性板之间夹持上述负荷计的状态下所产生的空隙内能够依次插入上述负荷计输出信号电缆，由于这样的结构，使得信号电缆不露到压力变换器的外部，因而没有历来的扰乱观测土压、没有磨耗信号电缆的环境，能够准确地检测出长边方向上有效土压的分布。
按照本发明的第七项权利要求，能够提供一种负荷变换器，其中在承受土压的刚性板当中，在至少一块的刚性板端部具有薄壁弹性部，在上述薄壁弹性部的受压面反面侧安装着光纤式应变计或应变仪，受压面反面侧向内互相对峙，在两块刚性板的端部之间插入支持体和过滤器，由于上述光纤式应变计或应变仪，即使经受了通过上述过滤器将空气压力和水压导入到两块刚性板之间的空气压力变化和水压变化其输出也不会产生变化，就能够检测出与有效土压相对应的信号，由于这样的结构，就没有必要安装另外的负荷计，只在薄壁弹性部直接安装光纤式应变计或应变仪就可以了，能够降低这部分成本而达到与本发明权利要求1同样的效果。
按照本发明的第八项权利要求，能够提供一种压力变换器，其中在承受水压的两块刚性板的端部之间装有水压响应性缓慢的过滤器，在中央部间插入负荷计，安装水压响应性迅速的过滤器使之包围着上述两块刚性板，能够由上述负荷计检测出与动态间隙水压相对应的信号，由于这样的结构，不使用上述第二现有例的波纹管，能够实现廉价而小型的结构，由于不受水深造成的水压和土压的影响，因此能够以更大的解析能力准确地测量出地基当中很小的动态间隙水压，进而监视在土地当中产生的很小的土压变化，能够有助于灾害的预测。
按照本发明的第九项权利要求，能够提供一种压力变换器，其中在承受土压的两块刚性板当中，在至少一块刚性板的端部具有薄壁弹性部，在上述薄壁弹性部的受压面反面侧安装着光纤式应变计或应变仪，受压面反面侧向内互相对峙，在两块刚性板的端部之间安装有水压响应性缓慢的过滤器，包围住上述两块刚性板地安装水压响应性迅速的过滤器，能够由上述光纤式应变计或应变仪检测出与动态间隙水压相对应的信号，由于这样的结构，使得构成简单而廉价，能够检测出动态间隙水压，而不受由于放置深度造成的水压干扰。
按照本发明的第十项权利要求，能够提供一种压力变换器，其中装有介于相邻的压力变换器之间的多个支持体和搭接在相邻的支持体之间并固定在上述支持体上的连接板，以纵列状连接多个压力变换器的同时，由上述支持体和连接板分担了测定方向以外的负荷，由于这样的结构，使多个压力变换器牢固地连接起来，对压缩方向的强度或螺丝连接的强度进行了补强，在进行插入钻孔等操作时能够减轻对压力变换器的损伤的同时，在测定时测定方向压力以外的力不会作用到压力变换器上，就能够检测出长边方向的有效土压分布。
权利要求
1.一种压力变换器，其特征在于，其结构使得在承受土压的两块刚性板所夹持的空隙中插入负荷计，使得即使受到通过过滤器将空气压和水压导入的两块刚性板之间的空气压和水压的变化，也不会产生输出的变化，由所述负荷计检测出与有效土压相对应的信号。
2.如权利要求1的压力变换器，其特征在于，其结构使得在所述两块刚性板中的至少一块上，在端部具有薄壁弹性部，可不扰乱土压变形地将与土压成比例的负荷传递到所述负荷计。
3.如权利要求1中所述的压力变换器，其特征在于，所述刚性板的受压面的形状呈现圆形板状，在至少一块刚性板的与受压相反的一面侧周边端部附近具有薄壁弹性部，所述两个刚性板，在受压面相反的一侧互相向内相对峙，在两块刚性板的中央部之间插入所述负荷计，在两块刚性板的周边部之间插入支持体和过滤器。
4.如权利要求1中所述的压力变换器，其特征在于，所述刚性板的受压面的形状呈现矩形板状，在至少一块刚性板的与受压面相反的一面侧的长边方向端部附近具有薄壁弹性部，受压面相反的一面互相向内对峙，在两块刚性板的中央部之间插入所述负荷计，在两块刚性板的长边方向端部之间插入支持体，在短边方向端部之间插入过滤器。
5.如权利要求1中所述的压力变换器，其特征在于，所述刚性板的受压面的横断面形状呈现大致的半圆弧形，在至少一块刚性板的长边方向端部附近具有薄壁弹性部，各自受压面的反面侧互相向内对峙，在所述两块刚性板的中央部之间插入所述负荷计，在两块刚性板的长边方向端部之间插入支持体，在短边方向端部之间插入过滤器。
6.如权利要求1中所述的压力变换器，其特征在于，其结构使得能够将所述两块刚性板在长边方向多段地连接，在所述两块刚性板之间夹持着所述负荷计的状态下形成的空隙内，依次插入所述负荷计的输出信号电缆。
7.一种压力变换器，其特征在于，其结构使得在承受土压的刚性板当中，在至少一块刚性板的端部具有薄壁弹性部，在所述薄壁弹性部的受压面反面侧配置光纤式应变计或者应变仪，受压面反面侧互相向内对峙，在两块刚性板端部之间插入支持体和过滤器，在通过所述过滤器将空气压力和水压导入的两块刚性板之间，即使受到空气压力和水压的变化也不发生输出变化，由所述光纤式应变计或应变仪检测出与有效土压相对应的信号。
8.一种压力变换器，其特征在于，其结构使得在承受水压的两块刚性板的端部之间装有水压响应性缓慢的过滤器，在中央部之间插入负荷计，包围着所述两块刚性板地装有水压响应性迅速的过滤器，由所述负荷计检测出与动态间隙水压相对应的信号。
9.一种压力变换器，其特征在于，其结构使得在承受土压的两块刚性板当中，在至少一块刚性板的端部具有薄壁弹性部，在所述薄壁弹性部的受压面反面侧加上光纤式应变计或应变仪，受压面反面侧互相向内对峙，在两块刚性板的端部之间装有水压响应性缓慢的过滤器，包围着所述两块刚性板地装有水压响应性迅速的过滤器，由所述光纤式应变计或应变仪检测出与动态间隙水压相对应的信号。
10.如权利要求6中所述的压力变换器，其特征在于，由于安装了介于相邻压力变换器之间的多个支持体和搭接在相邻支持体之间、固定在所述支持体的连接板，在将多个压力变换器纵列状连接的同时，由所述支持体和连接板分担测定方向以外的负荷。
全文摘要
本发明的压力变换器实现了低成本化，难以受到水压导入位置的误差或放置水深的干扰，能够得到与有效土压准确对应的信号，在夹持在承受土压的两块刚性板(13)、(14)之间的空隙(10)中安装有过滤器(34)、(35)，使水压发生作用，而砂压不起作用。因此其结构对水压不具有敏感度的负荷计(41)只检测出有效土压。由于在空隙(10)内穿过信号电缆(51)，能够以很好的效率连接多个压力变换器(1)、(2)，而且由于信号电缆(51)、(52)穿过内部，能够准确地测量深度方向的压力分布。
文档编号E02D1/02GK1537222SQ0281511
公开日2004年10月13日 申请日期2002年3月13日 优先权日2001年7月31日
发明者前野贺彦, 矢部兴一, 一 申请人:学校法人日本大学