[發(fā)明專利]填充體應力傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110334094.2
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102445293A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設計）人: 秋興國
• 申請（專利權(quán)）人: 西安欣源測控技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 韓翎

一、技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種應力傳感器，尤其是涉及一種填充體應力傳感器。

二、背景技術(shù)：

背景技術(shù)中，隨著煤炭在我國能源產(chǎn)業(yè)中主導地位的日益凸現(xiàn)，近年來，我國煤礦開采規(guī)模不斷擴大，開采范圍相應增加，使得采空區(qū)面積逐漸擴大。而目前我國煤礦企業(yè)在大多數(shù)情況下還是采用人工放頂方法管理頂板，開采過后對采空區(qū)不采取任何措施，根據(jù)開采沉陷學原理，這樣開采后地面沉陷將達到煤層采出厚度的65%～95%。正是這種不加控制的開采方式，直接導致地面建筑物破壞、河流斷流、地下水位下降、井下安全失控等一系列“黑色災難”的發(fā)生。

在深層開采時，采空區(qū)處于“水--巖石--采空區(qū)--巖石--水”的中間位置，在重力和應力作用下，容易產(chǎn)生裂隙和斷移，地下水乘虛而入，通過裂隙向采空區(qū)滲漏，這又加速了覆巖的破壞，引起巖層和地表移動，最終形成了采空塌陷區(qū)，對井下安全造成極大威脅。

為了杜絕以上事故的發(fā)生，必須對采空區(qū)進行填充，填充后雖然可暫時杜絕了以上事故的發(fā)生，但經(jīng)過長年累月的擱置，填充區(qū)變形仍可導致地表塌陷，地下水滲透，對人民的生命及財產(chǎn)造成威脅。因此，對采空區(qū)進行填充后，必須對填充區(qū)進行實時監(jiān)測以檢測填充效果。在檢測填充效果，對采空區(qū)受力情況進行分析時，專業(yè)領(lǐng)域需要求出彈性模量，彈性模量公式為：

---------（1）

公式中，彈性模量必須有應力和移近量相比得出，因此，必須研究一種測量填充體所受應力的設備，即測量公式（1）中應力的設備。

三、發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種填充體應力傳感器，其能在填充體內(nèi)測量來自各方的受力大小并進行遠程傳輸，準確的檢測填充效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為?：

一種填充體應力傳感器，包括殼體，殼體內(nèi)設置有集成電路模塊，其特征在于：殼體內(nèi)設置有芯體，芯體上端設置有受力件，芯體與集成電路模塊連接，集成電路模塊并與設于殼體外部的上位機連接。

上述殼體由上殼體和下殼體連接構(gòu)成，受力件設于上殼體內(nèi)，芯體設于下殼體內(nèi)。

上述上殼體與受力件的連接處設置有密封圈。

上述下殼體上設置有出線頭，出線頭上設置有橡膠套。

上述傳感器芯體采用稱重傳感器芯體。

上述集成電路模塊與上位機連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和效果如下：

1.?傳感器芯體采用稱重傳感器，比一般的應變片更結(jié)實耐用；

2.?在結(jié)構(gòu)設計時加入密封圈，起到了防水作用，可適應惡劣的安裝使用環(huán)境；

3.?可進行遠程傳輸，通過電纜線將采集到的應力數(shù)據(jù)傳輸至地面主機，配套的數(shù)據(jù)處理軟件可對數(shù)據(jù)進行分析處理。

四、附圖說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為填充體應力傳感器在采空區(qū)的安裝位置示意圖；

圖4為填充體應力傳感器外形示意圖。

圖中，1-下殼體，2-上殼體，3-芯體，4-密封圈，5-受力件，6-出線頭，7-橡膠套,8-巷道，9-填充體位移傳感器，10-填充體應力傳感器,11-開采區(qū)、12-采空區(qū)。

五、具體實施方式：?

參見圖1和圖2，包括殼體，殼體由上殼體和下殼體連接構(gòu)成，受力件設于上殼體內(nèi)，上殼體與受力件的連接處設置有密封圈，傳感器芯體設于下殼體內(nèi)，傳感器芯體采用稱重傳感器，芯體下殼體上設置有出線頭，出線頭上設置有橡膠套。殼體內(nèi)設置有集成電路模塊，芯體與集成電路模塊連接，集成電路并與設于殼體外部的上位機連接，集成電路模塊的型號為MSP430F149。傳感器在受到填充體擠壓時，下殼體1支撐整個傳感器，受力件5首先受力壓迫順著上殼體2向下滑動，芯體3受到受力件5擠壓發(fā)生形變，集成電路模塊經(jīng)過計算分析處理，計算出受力件5的受力大小，并將數(shù)據(jù)通過出線頭6傳輸至地面的上位機，上位機對其進行計算分析處理。在傳感器結(jié)構(gòu)中，密封圈4可防止傳感器外部的水進入傳感器芯體內(nèi)部，影響傳感器的測量精度，出線頭6主要完成數(shù)據(jù)傳輸工作，橡膠套7主要傳輸數(shù)據(jù)線的密封防水工作。填充體應力傳感器平均分布安裝在采空區(qū)的填充體內(nèi)，對采空區(qū)受力情況進行實時測量。

參照圖3，在采空區(qū)12進行填充時，將填充體應力傳感器10和填充體位移傳感器9均放置于填充體內(nèi)，利用填充體應力傳感器測量出公式（1）中所需的應力。

參照圖4，填充體應力傳感器由數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸兩部分組成。數(shù)據(jù)傳輸線將傳感器采集到的位移數(shù)據(jù)傳輸至地面主機，主機安裝的配套軟件對其進行分析處理，工作人員根據(jù)測量數(shù)據(jù)對采空填充區(qū)采取相應處理措施。