专利名称：矿用钻孔矢量应力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应力传感器，尤其是涉及一种矿用钻孔矢量应力传感器。背景技术：
背景技术：
中，在煤炭开采行业，煤层开采使地层发生形变，在不清楚开采层位可承压大小时盲目开采，容易造成煤层因不可承受上层压力而塌方，造成矿井事故，严重威胁矿工的财产及生命安全。矿用钻孔矢量应力传感器主要用来测量煤矿预留煤柱应力的变化，或用来测量基坑岩体或土基�。诳谇昂笥αΦ谋浠榭觯敲嚎蠊ぷ髅婵笱构鄄獗匮∫瞧魃璞钢�。目前国内外已有不少企业及个人针对钻孔应力测量这一领域进行了探索和研究， 并相继推出了各类具有不同功能特点的钻孔应力计。泰安市宏达矿压机械有限公司生产的ZYJY-10油压枕式钻孔应力计和数显钻孔应力计、北京中西泰安技术服务有限公司的 TW69-Z-1钻孔应力计、山东赛森科技有限公司的SiCL钻孔应力计、泰安市鲁洲机械电子设备有限公司的ZYJ-25钻孔应力计等在不同程度上都代表了国内应力计这一技术领域的发展方向，并具有一定的自身优势，但同时也存在一定的缺陷
1、易损坏，一般传感器芯体采用应变片设计，在安装过程中就容易被损坏；
2、不易安装，传感器方向难以确定。一般传感器在安装过程中，需要在竹竿上刻录轴向来确定传感器方向，操作比较麻烦，费时费力。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种矿用钻孔矢量应力传感器，其结实耐用，安装方便，实现全向矢量测量。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为
一种矿用钻孔矢量应力传感器，其特征在于包括外壳，外壳内设置有芯体，芯体上设置有与芯体连接的集成电路�？椋咎灏ㄆ胶饬汗潭埽胶饬看衅鞴潭ㄔ谄胶饬汗潭苌希胶饬看衅魃仙柚糜胁饬β菽�。上述平衡量传感器设置有三个，三个平衡梁传感器之间为120°夹角固定。上述集成电路�？槲娇锳/D转换�？楹鸵豢榈缱勇夼棠？椋直鹩肫胶饬看衅髁�。上述外壳选用不锈钢材料。上述芯体和集成电路�？樯柚迷谕饪悄诓浚饪橇蕉斯嘟好芊�。与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下
1、传感器的每个平衡梁传感器上各安装有一个面积为Icm2的测力螺母，通过测力螺母受力挤压平衡梁传感器，可计算出每个平衡梁传感器在单位面积上所受压力，即应力。2、传感器拥有3个夹角为120°的平衡梁传感器特殊设计，实现同一平面上的全方向综合测力。对一个钻孔内3个方向的应力通过综合矢量计算，求出最大主应力及最小主应力。3、传感器中间增加电子罗盘部分，新增了力的方向判断能力。在计算出最大主应力及最小主应力同时，可以判断出最大主应力及最小主应力的方向。4、可进行远程传输。配套的地面数据处理软件接收采集到的应力数据，以列表、曲线图、报表等方式显示并分析处理。5、传感器采用不锈钢外壳，结实耐用，在安装过程中，不会因为恶劣的安装使用环境而被损坏。四
图1是矿用钻孔矢量应力传感器的总结构图。图2是矿用钻孔矢量应力传感器的芯体结构图。 图3是矿用钻孔矢量应力传感器的芯体A—A剖视图； 图4是矿用钻孔矢量应力传感器的芯体的立体图。图中，1.外壳，2.芯体，3.集成电路�？椋�4.平衡梁传感器，5.测力螺母，6.压力计后盖，7.电缆，8.电缆锁头，9.平衡梁固定架。五具体实施例方式
本发明为一种矿用钻孔矢量应力传感器，其芯体采用夹角为120°三个平衡梁传感器， 每个平衡梁传感器上各安装有一个Icm2的测力螺母，并在电路中增加电子罗盘部分，可计算出某一平面上的最大主应力及方向、最小主应力及方向，并可进行远程传输，解决了现有技术中传感器芯体容易损坏、测量方向单一、数据不可提取的技术问题。参见图1，矿用钻孔矢量应力传感器由集成电路模块3、芯体2和外壳1三部分组成，，集成电路模块3的型号为MSP430F149，芯体2和集成电路�？�3安装在外壳1内部，两端灌胶密封，以便保护内部的测量部件和集成电路不受外界影响。外壳1选用不锈钢材质可保护内部构造不因受到外力的挤压而变形。参见图2、图3和图4，芯体2由平衡梁固定架9、平衡梁传感器4和测力螺母5组成。三个平衡量传感器4通过螺母固定在平衡梁固定架9之上，每个平衡梁传感器4的主体上安装有测力螺母5。在测力螺母5受到外力挤压时，迫使平衡量传感器4发生形变，产生矢量力学变化，测量部件内部的集成电路�？橥ü噶苛ρЪ扑悖扑愠鲎畲笾饔α白钚≈饔αΓ饬坎考诓吭黾恿说缱勇夼蹋诩扑愠鲎畲笾饔α白钚≈饔αΦ氖芰Ψ较�。图1中的集成电路�？�3由两块A/D转换和一块电子罗盘�？樽槌桑瓿尚藕挪杉�、A/D转换、计算和信号传输功能，信号通过图中的电缆7将信号传输到钻孔外部。外部连接配套分站接收信号，并对其进行解析后直接数字显示。针对传感器在安装时容易损坏这个问题，本矿用钻孔矢量应力传感器在芯体上将以往的应变片方式改为平衡梁传感器方式，三个平衡梁传感器4以120°夹角固定，每个平衡梁传感器 4上分别安装有测力螺母5，测力螺母5受到外力挤压，与之对应的平衡梁传感器4发生形变，芯体上部平行安装的两块A/D转换模块各采集两路信号，经过转换和处理，将力信号转换为电信号，内部电路通过计算，计算出最大主应力及最小主应力。与A/D�？槠叫邪沧暗牡缱勇夼棠？椋略隽朔较虮姹鹉芰�。使传感器在测量出最大主应力的同时可测出最大主应力及最小主应力的方向，解决了一般应力计无方向判断的问题。本发明安装时，将多个矿用钻孔矢量应力传感器依次安装于钻孔中预定位置，并用同一根电缆7连接所有应力计的输出线，从电缆锁头8直线拉至地面的分站或其他配套设备，对钻孔内所有应力传感器采集到的数据进行分析处理。钻孔内的所有应力传感器并联连接，各应力传感器单独工作，互不干扰。在钻孔一处或多处受到外力时，钻孔内一个或
4多个应力传感器4的测力螺母5首先受到挤压，迫使与之对应的平衡梁传感器上发生形变， 此时，双路A/D转换�？榻邮招藕牛⒍云浣凶患扑愦恚贸鲎畲笾饔α白钚≈饔αΓ缱勇夼淌侗鹱畲笾饔α白钚≈饔αΦ姆较颍⒔萃ü缋孪叽渲恋孛娴闹骰骰涮兹砑幸酝急淼雀髦址绞较允痉治鏊馐�。本发明通过矿用钻孔矢量应力传感器测量煤层受力大�。绻啄诹Χ仍谒饷翰悴豢沙惺芊段保蠓娇杉笆辈汕嘤Υ胧┗蛉∠翰愕目杉苹庠诤艽蟪潭壬辖档土嗣嚎筇鹿实姆⑸佣Ｖち巳嗣裆撇陌踩？笥米昕资噶坑αΥ衅髦饕美床饬棵嚎笤ち裘褐αΦ谋浠蛴美床饬炕友姨寤蛲粱。诳谇昂笥αΦ谋浠榭觯敲嚎蠊ぷ髅婵笱构鄄獗匮∫瞧魃璞钢弧�
权利要求
1.一种矿用钻孔矢量应力传感器，其特征在于包括外壳(1)，外壳(1)内设置有芯体(2)，芯体(2)上设置有与芯体连接的集成电路�？�(3)，芯体(2)包括平衡梁固定架(9)，平衡量传感器(4)固定在平衡梁固定架(9)上，平衡量传感器(4)上设置有测力螺母(5)。
2.根据权利要求1所述的矿用钻孔矢量应力传感器，其特征在于平衡量传感器(4)设置有三个，三个平衡梁传感器(4)之间为120°夹角固定。
3.根据权利要求1或2所述的矿用钻孔矢量应力传感器，其特征在于集成电路�？�(3)为两块A/D转换�？楹鸵豢榈缱勇夼棠？椋直鹩肫胶饬看衅髁�。
4.根据权利要求3所述的矿用钻孔矢量应力传感器，其特征在于外壳(1)选用不锈钢材料。
5.根据权利要求4所述的矿用钻孔矢量应力传感器，其特征在于芯体(2)和集成电路模块(3 )设置在外壳(1)内部，外壳(1)两端灌胶密封。
全文摘要
本发明涉及一种矿用钻孔矢量应力传感器，其结实耐用，安装方便，实现全向矢量测量。本发明包括外壳，外壳内设置有芯体，芯体上设置有与芯体连接的集成电路�？椋咎灏ㄆ胶饬汗潭埽胶饬看衅鞴潭ㄔ谄胶饬汗潭苌希胶饬看衅魃仙柚糜胁饬β菽�。平衡量传感器设置有三个，三个平衡梁传感器之间为120°夹角固定。集成电路模块为两块A/D转换�？楹鸵豢榈缱勇夼棠？椋直鹩肫胶饬看衅髁�。外壳选用不锈钢材料。芯体和集成电路模块设置在外壳内部，外壳两端灌胶密封。
文档编号G01L1/08GK102507049SQ201110334090
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者秋兴国 申请人:西安欣源测控技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
