[實(shí)用新型]一種聲發(fā)射傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720187806.1
• 申請(qǐng)日: 2007-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN201074528Y
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勝;鄒銀輝;趙旭生;李柏均;楊娟;任文賢;呂貴春;邸志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煤炭科學(xué)研究總院重慶分院
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所
• 代理人: 徐先祿

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及傳感器，具體涉及一種聲發(fā)射傳感器，用于預(yù)測(cè)礦井動(dòng)力災(zāi)害。

背景技術(shù)

聲發(fā)射(AE)是指材料或結(jié)構(gòu)在受力變形或破壞過程中以彈性波的形式釋放應(yīng)變能的現(xiàn)象。強(qiáng)的聲發(fā)射可以直接被人的耳聽到，例如木結(jié)構(gòu)接近斷裂前的聲發(fā)射和礦井臨近崩塌前的巖石聲發(fā)射等；弱的聲發(fā)射人耳不能感覺，必須用精密的聲學(xué)儀器才能監(jiān)聽。目前，聲發(fā)射技術(shù)已在材料試驗(yàn)、無損探傷、切削過程監(jiān)控和設(shè)備故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。CN87214510U公告的“一種聲發(fā)射(AE)傳感器”，由壓電陶瓷敏感元件、背襯、支承體和信號(hào)輸出等四部分組成，具有探測(cè)頻帶寬、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、使用穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合于金屬切削過程的監(jiān)控和設(shè)備的在線自動(dòng)診斷檢測(cè)，但其結(jié)構(gòu)和頻率范圍都不適合于煤礦井下的環(huán)境使用。大量的試驗(yàn)研究表明，煤、巖體微破壞階段所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)的頻率范圍一般在3KHz以內(nèi)，在其后裂縫發(fā)展以及發(fā)生大量破壞時(shí)，所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)的頻率范圍一般在2KHz以內(nèi)，主頻在1K?Hz左右。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種聲發(fā)射傳感器，它的探測(cè)頻率范圍適合于煤巖體微破壞階段所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)的頻率范圍，外形結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電路的設(shè)計(jì)都滿足在井下鉆孔內(nèi)使用的要求，密閉性好，抗干擾能力強(qiáng)，能在爆炸性環(huán)境下安全使用。

本實(shí)用新型所述的一種聲發(fā)射傳感器，包括傳感器和與其連接的信號(hào)處理電路，其特征在于：傳感器和信號(hào)處理電路都設(shè)在一密閉的棒狀殼體內(nèi)，波導(dǎo)桿通過棒狀殼體的一端與傳感器連接。該聲發(fā)射傳感器為一體化結(jié)構(gòu)。使用時(shí)，裝在棒狀殼體內(nèi)傳感器和信號(hào)調(diào)理電路一并安裝在鉆孔內(nèi)。將傳感器和信號(hào)處理電路安裝在一密閉的棒狀殼體內(nèi)，以增強(qiáng)密閉性，提高抗干擾能力，滿足在爆炸性環(huán)境下安全使用的要求。

所述的一種聲發(fā)射傳感器，其傳感器為YC32型壓電加速度傳感器，其頻率范圍在5K?Hz以內(nèi)。適合于監(jiān)測(cè)煤、巖體微破壞階段所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)。

所述的一種聲發(fā)射傳感器，其信號(hào)處理電路包括帶濾波電路、與帶濾波電路連接的偏置和增益調(diào)節(jié)電路、與偏置和增益調(diào)節(jié)電路連接的限幅電路、與限幅電路連接的V/I轉(zhuǎn)換電路。

傳感器的信號(hào)輸出為正脈沖電流輸出方式，電流輸出方式采用標(biāo)準(zhǔn)的1～5mA制式和4～20mA制式。采用1～5mA制式，可與井下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)掛接；采用4～20mA制式，可以增加信號(hào)傳輸中的抗干擾性能。

本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)增加濾波技術(shù)濾除噪聲，抗干擾能力強(qiáng)；安裝使用方便，波導(dǎo)桿和傳感器可以根據(jù)實(shí)際使用現(xiàn)場(chǎng)情況可埋式安裝，也可掛式安裝；密閉性好，防水、防塵，適合用于煤礦井下的環(huán)境。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。

圖3是本實(shí)用新型的電路圖。

具體實(shí)施方式

參見圖3，信號(hào)處理電路2包括帶通濾波電路2-1、與帶通濾波電路連接的偏置和增益調(diào)節(jié)電路2-2、與偏置和增益調(diào)節(jié)電路連接的限幅電路2-3、與限幅電路連接的V/I轉(zhuǎn)換電路2-4；帶通濾波電路由芯片U1A、U2A、U2B及其相應(yīng)外圍電路組成；偏置和增益調(diào)節(jié)電路由電位器RSSA及其相應(yīng)外圍電路組成；限幅電路由芯片U1B、U1C及其相應(yīng)外圍電路組成；V/I轉(zhuǎn)換電路由芯片UMA及其相應(yīng)外圍電路組成。

參見圖1和圖2，將頻響范圍在5K?Hz以內(nèi)的YC32型壓電加速度傳感器，即傳感器1與信號(hào)處理電路2連接，一并安裝在一密閉的棒狀殼體4內(nèi)，波導(dǎo)桿3通過棒狀殼體的一端與傳感器相連。該聲發(fā)射傳感器為一體化結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，裝在棒狀殼體內(nèi)的傳感器和信號(hào)調(diào)理電路一并安裝在鉆孔內(nèi)，YC32型壓電加速度傳感器將檢測(cè)到的聲發(fā)射微小信號(hào)傳遞給信號(hào)處理電路2的帶通濾波電路，信號(hào)處理電路2的V/I轉(zhuǎn)換電路將標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)傳遞給檢測(cè)儀器。