一种量子点应力计制造技术

本发明专利技术公开了一种量子点应力计，它包括有盒体（1），盒体（1）内有一个四针量子点多聚纳米复合物柱体（2），四针量子点多聚纳米复合物柱体高度（2）与盒体（1）内空高度相同，四针量子点多聚纳米复合物柱体（2）旁侧设有安装光波探测器（7）和激发光导入端（8）的固定装置（6），盒体侧壁开有通孔（3），光谱仪（5）的光纤（4）穿过通孔（3）与光波探测器（7）连接，激发光源（9）的光纤（4）穿过通孔（3）与激发光导入端（8）连接。本发明专利技术的优点是：岩土压力测量精度显著提高，操作简便。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术属于岩土工程压力测试
，具体涉及一种量子点应力计。

技术介绍

因土体及岩体力学性质复杂，通常依赖现场试验来解决。传统压力测试装置主要包括钢弦式和差动电阻式传感器，但是这些装置在测量精度方面都不高，受干扰影响大；也有采用压电薄膜为敏感元件的压力传感器，但其热电系数大且受温度、电磁等干扰大；康奈尔大学设计出一种触觉式压力传感器，但其需压电转换设备且受剪切力影响很大。
目前，用光弹性方法来测量岩体、土体或结构是一种直观有效的方法。光弹性应力计属于其中一种测量装置，它是由双折射材料制成的应力传感器，包括一个中空的玻璃短圆柱体，在光弹性应力计埋设后，光弹性应力计中各点处于受力状态，通过偏振光观测光弹性应力计上的条纹图，条纹图与所受力有关，进而测得应力。但是光弹性应力计存在以下不足：1、观测精度较低，因为光弹性应力计主要是通过肉眼观测条纹图而得到数据，而且是通过人工对条纹图进行读取并绘制，这存在很大的误差；2、使用过程要求高，对于钻孔有着严格要求，并且对测量结果影响很大。

技术实现思路

针对现有技术存在的问题，本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种量子点应力计，它能够精确测量岩土压力数据，对受力敏感度高，能够测试到微观应力的变化，且操作简便。
本专利技术所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有盒体，盒体内有一个四针量子点多聚纳米复合物柱体，四针量子点多聚纳米复合物柱体高度与盒体内空高度相同，四针量子点多聚纳米复合物柱体旁侧设有安装光波探测器和激发光导入端的固定装置，盒体侧壁开有通孔，光谱仪的光纤穿过通孔与光波探测器连接，激发光源的光纤穿过通孔与激发光导入端连接。
所述四针量子点多聚纳米复合物为四针量子点加入到多聚纳米复合物中。激发光导入端的光照射四针量子点多聚纳米复合物柱体，量子点吸收激发光的能量后，价带上的电子跃迁到导带，形成电子-空穴对，导带上的电子跃迁回价带，与空穴复合，然后以辐射形式放出光子。光波探测器接收量子点发出的荧光，传送至光谱仪。光谱仪与电脑连接将采集到的荧光强度进行分析，当含有量子点的多聚纳米复合物柱体受力后，量子点的荧光强度会发生变化。然后，根据荧光强度与外力间的关系，可以获得应力大小。
在待测点处钻孔，钻孔大小根据本专利技术的量子点应力计尺寸合理选择。将孔壁清理后，埋设本专利技术的量子点应力计，量子点应力计通过光谱仪与电脑相连，电脑将光谱仪采集的荧光强度数据进行分析，将荧光强度数据代入实验标定的关系式，得出应力。
由于本专利技术采用四针量子点的多聚纳米复合物，并使用光谱仪进行观测，使装置测量的结果精确，使用方便，而且对受力敏感。与现有技术相比，本专利技术的优点是：岩土压力测量精度显著提高，操作简便。
附图说明
本专利技术的附图说明如下：
图1为本专利技术的外形结构示意图；
图2为本专利技术的内部结构示意图。
图中：1.盒体；2.四针量子点多聚纳米复合物柱体；3.通孔；4.光纤；5.光谱仪；6.固定装置；7.光波探测器；8.激发光导入端；9.激发光源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：
如图1和图2所示，本专利技术包括有盒体1，盒体1内有一个四针量子点多聚纳米复合物柱体2，四针量子点多聚纳米复合物柱体高度2与盒体1内空高度相同，四针量子点多聚纳米复合物柱体2旁侧设有安装光波探测器7和激发光导入端8的固定装置6，盒体侧壁开有通孔3，光谱仪5的光纤4穿过通孔3与光波探测器7连接，激发光源9的光纤4穿过通孔3与激发光导入端8连接。
激发光源9一般采用脉冲氙灯，激发光采用光纤传送。光波探测器7用于检测量子点的荧光强度，为了避免激发光源给量子点的荧光造成干扰，激发光导入端8与光波探测器7的位置在圆周面上的交角为90°。
盒体受力面为是可变形的钢膜，盒体非受力面为不变形的钢板。在盒体受力面受到土体压力变形，盒体的面板变形导致四针量子点多聚纳米复合物柱体发生变形。盒体受力面为盒体顶面或盒体底面，盒体非受力面为柱面和固定面。
根据“TetrapodNanocrystalsasFluorescentStressProbesofElectrospunNanocomposites”，ShilpaN.Raja，AndrewC.K.Olson，KariThorkelsson，NanoLetters，2013,13,3915?3922，（四针量子点多聚纳米复合纤维的荧光压力探测器，ShilpaN.Raja，AndrewC.K.Olson，KariThorkelsson，纳米快报，2013,13期第3915?3922页）中记载了一种会发光的纳米复合纤维，这种纤维受到外力时会变形，四针量子点的荧光强度会随之改变。量子点的荧光强度与所受外力之间的关系，能通过实验标定，得出荧光强度与所受应力的关系式及曲线。
实验标定就是将四针量子点多聚纳米复合物柱体在实验装置上加载，测量并绘制出应力与荧光强度的拟合曲线。
当开始测试时，激发光源打开，激发光导入端8传送的激发光打在量子点多聚纳米复合物柱体2上，量子点吸收激发光的能量后，价带上的电子跃迁到导带，形成电子-空穴对，导带上的电子跃迁回价带，与空穴复合，然后以辐射形式放出光子。光谱仪的光波探测器7探测到量子点发出的荧光，光谱仪5将荧光强度信号采集，再传输给电脑端进行分析处理。将光谱仪采集的荧光强度数据进行分析，将荧光强度数据代入标定实验标定的关系式，得出应力。
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【技术保护点】
一种量子点应力计，包括有盒体（1），其特征是：盒体（1）内有一个四针量子点多聚纳米复合物柱体（2），四针量子点多聚纳米复合物柱体高度（2）与盒体（1）内空高度相同，四针量子点多聚纳米复合物柱体（2）旁侧设有安装光波探测器（7）和激发光导入端（8）的固定装置（6），盒体侧壁开有通孔（3），光谱仪（5）的光纤（4）穿过通孔（3）与光波探测器（7）连接，激发光源（9）的光纤（4）穿过通孔（3）与激发光导入端（8）连接。

【技术特征摘要】
1.一种量子点应力计，包括有盒体（1），其特征是：盒体（1）内有一个四针量子点多聚纳米复合物柱体（2），四针量子点多聚纳米复合物柱体高度（2）与盒体（1）内空高度相同，四针量子点多聚纳米复合物柱体（2）旁侧设有安装光波探测器（7）和激发光导入端（8）的固定装置（6），盒体侧壁开有...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小平，肖睿胤，毕靖，程浩，寿云东，王云腾，何昊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85