本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種量子點應(yīng)力計，它包括有盒體（1），盒體（1）內(nèi)有一個四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體（2），四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體高度（2）與盒體（1）內(nèi)空高度相同，四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體（2）旁側(cè)設(shè)有安裝光波探測器（7）和激發(fā)光導(dǎo)入端（8）的固定裝置（6），盒體側(cè)壁開有通孔（3），光譜儀（5）的光纖（4）穿過通孔（3）與光波探測器（7）連接，激發(fā)光源（9）的光纖（4）穿過通孔（3）與激發(fā)光導(dǎo)入端（8）連接。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點是：巖土壓力測量精度顯著提高，操作簡便。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于巖土工程壓力測試
，具體涉及一種量子點應(yīng)力計。
技術(shù)介紹
因土體及巖體力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，通常依賴現(xiàn)場試驗來解決。傳統(tǒng)壓力測試裝置主要包括鋼弦式和差動電阻式傳感器，但是這些裝置在測量精度方面都不高，受干擾影響大；也有采用壓電薄膜為敏感元件的壓力傳感器，但其熱電系數(shù)大且受溫度、電磁等干擾大；康奈爾大學(xué)設(shè)計出一種觸覺式壓力傳感器，但其需壓電轉(zhuǎn)換設(shè)備且受剪切力影響很大。
目前，用光彈性方法來測量巖體、土體或結(jié)構(gòu)是一種直觀有效的方法。光彈性應(yīng)力計屬于其中一種測量裝置，它是由雙折射材料制成的應(yīng)力傳感器，包括一個中空的玻璃短圓柱體，在光彈性應(yīng)力計埋設(shè)后，光彈性應(yīng)力計中各點處于受力狀態(tài)，通過偏振光觀測光彈性應(yīng)力計上的條紋圖，條紋圖與所受力有關(guān)，進而測得應(yīng)力。但是光彈性應(yīng)力計存在以下不足：1、觀測精度較低，因為光彈性應(yīng)力計主要是通過肉眼觀測條紋圖而得到數(shù)據(jù)，而且是通過人工對條紋圖進行讀取并繪制，這存在很大的誤差；2、使用過程要求高，對于鉆孔有著嚴格要求，并且對測量結(jié)果影響很大。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題就是提供一種量子點應(yīng)力計，它能夠精確測量巖土壓力數(shù)據(jù)，對受力敏感度高，能夠測試到微觀應(yīng)力的變化，且操作簡便。
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，它包括有盒體，盒體內(nèi)有一個四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體，四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體高度與盒體內(nèi)空高度相同，四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體旁側(cè)設(shè)有安裝光波探測器和激發(fā)光導(dǎo)入端的固定裝置，盒體側(cè)壁開有通孔，光譜儀的光纖穿過通孔與光波探測器連接，激發(fā)光源的光纖穿過通孔與激發(fā)光導(dǎo)入端連接。
所述四針量子點多聚納米復(fù)合物為四針量子點加入到多聚納米復(fù)合物中。激發(fā)光導(dǎo)入端的光照射四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體，量子點吸收激發(fā)光的能量后，價帶上的電子躍遷到導(dǎo)帶，形成電子-空穴對，導(dǎo)帶上的電子躍遷回價帶，與空穴復(fù)合，然后以輻射形式放出光子。光波探測器接收量子點發(fā)出的熒光，傳送至光譜儀。光譜儀與電腦連接將采集到的熒光強度進行分析，當(dāng)含有量子點的多聚納米復(fù)合物柱體受力后，量子點的熒光強度會發(fā)生變化。然后，根據(jù)熒光強度與外力間的關(guān)系，可以獲得應(yīng)力大小。
在待測點處鉆孔，鉆孔大小根據(jù)本專利技術(shù)的量子點應(yīng)力計尺寸合理選擇。將孔壁清理后，埋設(shè)本專利技術(shù)的量子點應(yīng)力計，量子點應(yīng)力計通過光譜儀與電腦相連，電腦將光譜儀采集的熒光強度數(shù)據(jù)進行分析，將熒光強度數(shù)據(jù)代入實驗標(biāo)定的關(guān)系式，得出應(yīng)力。
由于本專利技術(shù)采用四針量子點的多聚納米復(fù)合物，并使用光譜儀進行觀測，使裝置測量的結(jié)果精確，使用方便，而且對受力敏感。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點是：巖土壓力測量精度顯著提高，操作簡便。
附圖說明
本專利技術(shù)的附圖說明如下：
圖1為本專利技術(shù)的外形結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本專利技術(shù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1.盒體；2.四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體；3.通孔；4.光纖；5.光譜儀；6.固定裝置；7.光波探測器；8.激發(fā)光導(dǎo)入端；9.激發(fā)光源。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)作進一步說明：
如圖1和圖2所示，本專利技術(shù)包括有盒體1，盒體1內(nèi)有一個四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體2，四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體高度2與盒體1內(nèi)空高度相同，四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體2旁側(cè)設(shè)有安裝光波探測器7和激發(fā)光導(dǎo)入端8的固定裝置6，盒體側(cè)壁開有通孔3，光譜儀5的光纖4穿過通孔3與光波探測器7連接，激發(fā)光源9的光纖4穿過通孔3與激發(fā)光導(dǎo)入端8連接。
激發(fā)光源9一般采用脈沖氙燈，激發(fā)光采用光纖傳送。光波探測器7用于檢測量子點的熒光強度，為了避免激發(fā)光源給量子點的熒光造成干擾，激發(fā)光導(dǎo)入端8與光波探測器7的位置在圓周面上的交角為90°。
盒體受力面為是可變形的鋼膜，盒體非受力面為不變形的鋼板。在盒體受力面受到土體壓力變形，盒體的面板變形導(dǎo)致四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體發(fā)生變形。盒體受力面為盒體頂面或盒體底面，盒體非受力面為柱面和固定面。
根據(jù)“TetrapodNanocrystalsasFluorescentStressProbesofElectrospunNanocomposites”，ShilpaN.Raja，AndrewC.K.Olson，KariThorkelsson，NanoLetters，2013,13,3915?3922，（四針量子點多聚納米復(fù)合纖維的熒光壓力探測器，ShilpaN.Raja，AndrewC.K.Olson，KariThorkelsson，納米快報，2013,13期第3915?3922頁）中記載了一種會發(fā)光的納米復(fù)合纖維，這種纖維受到外力時會變形，四針量子點的熒光強度會隨之改變。量子點的熒光強度與所受外力之間的關(guān)系，能通過實驗標(biāo)定，得出熒光強度與所受應(yīng)力的關(guān)系式及曲線。
實驗標(biāo)定就是將四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體在實驗裝置上加載，測量并繪制出應(yīng)力與熒光強度的擬合曲線。
當(dāng)開始測試時，激發(fā)光源打開，激發(fā)光導(dǎo)入端8傳送的激發(fā)光打在量子點多聚納米復(fù)合物柱體2上，量子點吸收激發(fā)光的能量后，價帶上的電子躍遷到導(dǎo)帶，形成電子-空穴對，導(dǎo)帶上的電子躍遷回價帶，與空穴復(fù)合，然后以輻射形式放出光子。光譜儀的光波探測器7探測到量子點發(fā)出的熒光，光譜儀5將熒光強度信號采集，再傳輸給電腦端進行分析處理。將光譜儀采集的熒光強度數(shù)據(jù)進行分析，將熒光強度數(shù)據(jù)代入標(biāo)定實驗標(biāo)定的關(guān)系式，得出應(yīng)力。
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【技術(shù)保護點】
一種量子點應(yīng)力計，包括有盒體（1），其特征是：盒體（1）內(nèi)有一個四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體（2），四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體高度（2）與盒體（1）內(nèi)空高度相同，四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體（2）旁側(cè)設(shè)有安裝光波探測器（7）和激發(fā)光導(dǎo)入端（8）的固定裝置（6），盒體側(cè)壁開有通孔（3），光譜儀（5）的光纖（4）穿過通孔（3）與光波探測器（7）連接，激發(fā)光源（9）的光纖（4）穿過通孔（3）與激發(fā)光導(dǎo)入端（8）連接。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種量子點應(yīng)力計，包括有盒體（1），其特征是：盒體（1）內(nèi)有一個四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體（2），四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體高度（2）與盒體（1）內(nèi)空高度相同，四針量子點多聚納米復(fù)合物柱體（2）旁側(cè)設(shè)有安裝光波探測器（7）和激發(fā)光導(dǎo)入端（8）的固定裝置（6），盒體側(cè)壁開有...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周小平，肖睿胤，畢靖，程浩，壽云東，王云騰，何昊，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶;85
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