[發明專利]用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710080963.0
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106802340B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 張艷麗;伍永平;武會杰
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01L1/22
• 代理公司: 北京前審知識產權代理有限公司 11760
• 代理人: 陳姍姍

1.一種用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置，其包括用于承載相似材料模型重量的上承載板(4)、下承載板(6)和設在所述上承載板(4)和下承載板(6)之間的保護殼(10)，所述下承載板(6)提供平整的承載表面，所述保護殼(10)內設有傳感器(7)、數據采集模塊(8)和無線通信模塊(9)，其特征在于：所述傳感器(7)包括與所述上承載板(4)和下承載板(6)緊密接觸的彈性元件(14)和檢測所述彈性元件(14)變形的變形檢測元件(15)，所述上承載板(4)和下承載板(6)分別通過連接螺栓(2)與所述彈性元件(14)定位使得施加在所述上承載板(4)上的載荷作用于彈性元件(14)，所述變形檢測元件(15)生成測量信號，數據采集模塊(8)連接所述傳感器(7)以采集所述測量信號，帶有天線(1)的無線通信模塊(9)連接所述數據采集模塊(8)以無線傳輸測量信號，所述天線(1)從上承載板(4)和保護殼(10)之間伸出，用于指示通信是否正常的信號指示燈(11)連接所述無線通信模塊(9)，用于復位的復位按鈕(12)和用于開關的開關按鈕(13)電連接傳感器(7)，所述信號指示燈(11)、復位按鈕(12)和開關按鈕(13)設在保護殼(10)一側。

2.根據權利要求1所述的用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置，其特征在于，優選的，所述保護殼(10)內設有可充電電池(3)，所述可充電電池(3)電連接傳感器(7)、數據采集模塊(8)和無線通信模塊(9)。

3.根據權利要求2所述的用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置，其特征在于：保護殼(10)的一側設有充電插座(5)，所述充電插座(5)電連接所述可充電電池(3)。

4.根據權利要求1所述的用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置，其特征在于：所述彈性元件(14)為鋁合金板，所述變形檢測元件(15)為電橋式力敏傳感器，所述電橋式力敏傳感器包括分設在上承載板(4)和彈性元件(14)之間的第一半橋電阻應變計和設在彈性元件(14)和下承載板(6)之間的第二半橋電阻應變計。

5.根據權利要求4所述的用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置，其特征在于：所述鋁合金板的寬度不大于所述上承載板 (4)的寬度，所述鋁合金板的寬度小于所述上承載板(4)的長度，第一半橋電阻應變計和第二半橋電阻應變計為45度絲柵的半橋電阻應變計，所述電橋式力敏傳感器的輸出靈敏度為2.0mV/V,綜合精度優于0.05％F.S。

6.根據權利要求1所述的用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置，其特征在于：所述數據采集模塊(8)包括用于將測量信號由模擬信號轉換為數字信號的A/D轉換芯片和用于信號處理的單片機，所述數據采集模塊(8)的顯示分辨率為0.01kg，采樣速率為5次/s。

7.根據權利要求1所述的用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置，其特征在于：所述無線通信模塊(9)包括2.4G無線通信單元和USB通信接口，所述USB通信接口布置在保護殼一側。

8.根據權利要求1所述的用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置，其特征在于：所述無線測量裝置的外部尺寸為長寬高為200mm×30mm×40mm，量程為100kg。

9.根據權利要求1所述的用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置，其特征在于：所述上承載板(4)和下承載板(6)均由厚度為9mm的鋼板制成，所述可充電電池(3)為7.4V/1000mAh的鋰離子電池，所述數據采集模塊(8)包括存儲器，所述存儲器包括一個或多個只讀存儲器ROM、隨機存取存儲器RAM、快閃存儲器或電子可擦除可編程只讀存儲器EEPROM。

10.一種利用權利要求1-9中任一項所述的用于礦山開采相似材料模擬實驗的無線測量裝置的測量方法，其步驟包括：

第一步驟中：將所述無線測量裝置的下承載板(6)放置在平整承載表面上，相似材料模型鋪設在上承載板(4)上；

第二步驟中：按開關按鈕(13)啟動傳感器(7)，所述傳感器(7)基于變形生成測量信號，數據采集模塊(8)采集所述測量信號，無線通信模塊(9)無線傳輸測量信號；

第三步驟中：計算機接收并解析測量信號，生成所述測量信號的表格顯示圖、曲線顯示圖、數據保存和/或歷史數據回放。