专利名称：一种矿用钻孔微位移测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿用井下的位移测量装置，尤其涉及一种用于测量煤矿工作面前方微位移的测量装置。
背景技术：
在煤矿开采的矿井中，采场周围岩体的运动及围岩中高应力区域的存在是导致煤矿发生顶板垮落、冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害的根本致因。因此，准确地监测采场围岩(主要是煤体)中应力(支承压力)的分布规律，预报高应力集中区域的位置是预防和控制煤矿重大动力灾害的前提。
矿山压力理论研究成果表明采动后围岩(煤体)中支承压力势必导致顶底板的移近和煤体的压缩，通过监测顶底板的移近量和移近速度(煤体的压缩量和压缩速度)可以推断煤体中支承压力的高峰位置。矿用微位移测量仪主要利用上述原理，在工作面前方煤体中布置钻孔，测量钻孔中煤体的压缩量和压缩速度，对煤体中的支承压力分布变化规律特别是压力高峰的位置进行推断和预测，为煤矿动力灾害预防控制提供基础数据，是煤矿矿压观测必选仪器之一。目前国内外尚没有对工作面前方煤体的微位移进行测量的专用仪器。目前一直采用的方法是在巷道中预置机械百分表来测量顶底板的位移量，由于综合机械化采煤，巷道中已经不能布置这些测量点，急需采用新的测量方法和仪器，适应新型采煤工艺的需要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种矿用钻孔微位移测量仪，包括安装本体、外壳、固定块、平衡梁传感器、弹性体和电路�？椋霭沧氨咎逦鹗舭澹鐾饪枪潭ㄉ柚迷谒霭沧氨咎宓囊欢耍凰龉潭ǹ樯柚迷谕饪悄诓⒐潭ㄉ柚迷诎沧氨咎迳希銎胶饬捍衅魃柚迷谕饪悄诓⒐潭ㄉ柚迷谒龉潭ǹ樯希凰龅蕴逦踝矗湟欢斯潭ㄉ柚迷谄胶饬捍衅魃希硪欢松斐鐾饪牵凰龅缏纺？橛胨銎胶饬捍衅鞯缙樱龅缏纺？榘ˋ/D转换芯片、处理器芯片、时钟芯片、存储器芯片、RS485芯片和电源芯片。本发明的优点在于I、体积�。砂沧霸诿禾遄昕字校皇茏鄄晒ぷ髅嫔璞敢贫靶腥说挠跋�。2、采用平衡梁传感器，精度高，体积�。视糜诰禄肪常�3、平衡梁传感器上安装有弹性体，在煤体受到外力作用变形时，作用到弹性体，同时将剪力传递到平衡梁传感器，根据应力应变原理，经过电路处理可计算出平衡梁传感器上所受的力，其大小与弹性体的变形量成正比，实现将变形量向力的转换，从而达到无滑动部件实现了位移的测量，同时避免了平衡梁传感器暴露在井下恶劣的环境中，有效延长传感器寿命；
4、电路中含有24位A/D转换芯片、16位低功耗MCU芯片、时钟芯片、大容量存储器芯片、RS485芯片，实现了高精度的数据采集、计算、存储，并可通过RS485通信与其他设备实现数据交换。
附图I是本发明所述微位移测量仪的外形图；附图2是附图I的A — A向剖视图。附图标记如下I 一平衡梁传感器，2 —固定块，3 —安装本体,4 一弹性体,5 —螺柱,6 —电路�？椋�7 —外壳,8 —防尘橡胶圈,9 一电缆锁头固定块,10 一电缆锁头，11 一水平段，12 一倾斜段，13—转折段。
具体实施例方式参见附图I 一 2，其描述本发明所述微位移测量仪的一个实施例。微位移测量仪包括安装本体、外壳、固定块、平衡梁传感器、弹性体和电路模块，安装本体为长条形金属板，外壳基本为筒型，其固定设置在安装本体的一端；固定块设置在外壳内并固定设置在安装本体上，平衡梁传感器设置在外壳内并固定设置在固定块的平面上，固定块为平衡梁传感器提供便利的安装位置，并起到减震作用，避免震动对测量结果产生干扰和影响；弹性体为硬质长条状金属片，如钢片或合金片等，其一端固定设置在平衡梁传感器的测量端上，另一端伸出外壳，伸出外壳的位置在需要时可以设置防尘橡胶圈，优选弹性体分为三段，即水平段、倾斜段和转折段，水平段位于外壳内，固定连接平衡梁传感器，倾斜段伸出外壳，其与水平段具有一定的夹角，夹角范围在15° 30°，优选25°，转折段位于倾斜段的末端，其与倾斜段的夹角范围在90° 115°，优选100°，上述三段的设置和其之间的夹角使弹性体的刚度得以加强，更适用于井下使用，且这种设置方式增加了弹性体弹性变形的范围，从而增加了测量仪的测量范围；电路�？橥ü葜潭ㄔ诎沧氨咎迳希溆肫胶饬捍衅鞯缙樱糜诩觳獯衅鞯牟饬拷峁⒂枰苑治�、记录和发送，电路�？榭梢园ˋ/D转换芯片、处理器芯片、时钟芯片、存储器芯片、RS485芯片和电源芯片；为了便于多个测量仪的串并联使用和与上位机联系，测量仪的端部设置有用于连接电缆的电缆锁头，其安装在电缆锁头固定块上，电缆锁头固定块直接固定安装在安装本体上，电缆锁头在外壳的内部与电路�？榈缙�。测量仪中平衡梁传感器上所安装的弹性体，在受到外力作用时变形，同时将所受剪力传递到平衡梁传感器，根据应力应变原理，经过电路处理可计算出平衡梁传感器上所受的力，其大小与弹性体的变形量成正比，电路模块经过转换得到变化值，并计算出位移变化量。本发明安装时，在煤体或岩石上打出预定大小和长度的孔，将一个或多个矿用微位移测量仪依次安装于钻孔中预定位置，对钻孔内所有微位移测量仪采集到的数据进行分析处理。钻孔内的所有矿用微位移测量仪并联连接，各矿用微位移测量仪单独工作，互不干扰。在钻孔一处或多处受到外力而产生变形时，钻孔内一个或多个矿用微位移测量仪的弹性体首先受到挤压，进而迫使与之对应的平衡梁传感器上发生形变，此时，电路板A/D转换�？榻邮招藕牛⒍云浣凶患扑愦恚贸鑫灰票浠浚⒔萃ü缋孪叽渲恋孛娴闹骰�,主机配套软件中以图表等各种方式显示分析所测数据。本发明通过矿用微位移测量仪测量煤体变形量大�。梢宰既吩けǜ叻逵αΦ姆段Ъ拔恢茫侠聿贾孟锏兰安删蚬ぷ髅嫣峁┮谰荩し莱寤鞯匮沟戎卮笤趾Φ姆⑸佣Ｖた缶陌踩�。以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式
，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术 人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
权利要求
1.一种矿用钻孔微位移测量仪，其特征在于包括安装本体、外壳、固定块、平衡梁传感器、弹性体和电路�？椋� 所述安装本体为金属板，所述外壳固定设置在所述安装本体的一端； 所述固定块设置在外壳内并固定设置在安装本体上，所述平衡梁传感器设置在外壳内并固定设置在所述固定块上； 所述弹性体为条状，其一端固定设置在所述平衡梁传感器上，另一端伸出外壳； 所述电路�？橛胨銎胶饬捍衅鞯缙樱龅缏纺？榘ˋ/D转换芯片、处理器芯片、时钟芯片、存储器芯片、RS485芯片和电源芯片。
全文摘要
一种矿用钻孔微位移测量仪，包括安装本体、外壳、固定块、平衡梁传感器、弹性体和电路�？椋霭沧氨咎逦鹗舭澹鐾饪枪潭ㄉ柚迷谒霭沧氨咎宓囊欢耍凰龉潭ǹ樯柚迷谕饪悄诓⒐潭ㄉ柚迷诎沧氨咎迳希銎胶饬捍衅魃柚迷谕饪悄诓⒐潭ㄉ柚迷谒龉潭ǹ樯希凰龅蕴逦踝矗湟欢斯潭ㄉ柚迷谄胶饬捍衅魃希硪欢松斐鐾饪牵凰龅缏纺？橛胨銎胶饬捍衅鞯缙樱龅缏纺？榘ˋ/D转换芯片、处理器芯片、时钟芯片、存储器芯片、RS485芯片和电源芯片。
文档编号G01B21/02GK102901474SQ201210380578
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者石永奎, 任义, 郝建, 毕建国, 隗峰, 齐敏华 申请人:山东科技大学
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