一种煤矿竖井结构状态监测传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种煤矿竖井结构状态监测传感器，包括外壳和变形敏感元‑光纤光栅，所述外壳内设有剪刀形变形传递机构；所述剪刀形变形传递机构两侧为弹性体；所述变形敏感元‑光纤光栅两端通过固定连接点粘接在所述弹性体上；所述外壳两端通过光缆将所述变形敏感元‑光纤光栅的信号线引出形成测试端子。本实用新型专利技术更贴切符合煤矿竖井监测的技术要求、强度要求以及安全要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤矿竖井安全监测
，特别是涉及一种煤矿竖井结构状态监测传感器。
技术介绍
随着浅煤层的不断开发，煤矿的开采深度不断增加，竖井深度随之增大。这些超深竖井井筒的安全高效运行成为煤矿安全的重点。因此建立井筒的结构安全监测系统显得尤为重要，监测系统实时监测井筒健康状态，并实时预警，以便工程技术人员和管理人员随时掌握井筒在运营期间的安全状态及其发展趋势，分析诊断病态井壁，及时采取措施处理，杜绝重大安全事故的发生。煤矿井下环境阴暗潮湿、振动、电磁干扰、存在易燃易爆气体；此外传感器一旦埋入井壁后需要长期运行，且观测人员就不能直接接触或进行维护，因此井筒监测要求传感器要求就特别高，传统电子传感技术在寿命和可靠性上明显不足。主要表现以下弊端：1、传统电子传感技术为有源工作，易受干扰；2、信号传输距离较短，只能进行有限的、小范围的监测；3、该检测仪系统复杂，安装繁琐；4、传统电子器件的抗潮湿、腐蚀能力差，因此使用有效期短，导致该装置所需维护费用较高等。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种煤矿竖井结构状态监测传感器，使传感器更贴切符合煤矿竖井监测的技术要求、强度要求以及安全要求。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种煤矿竖井结构状态监测传感器，包括外壳和变形敏感元-光纤光栅，所述外壳内设有剪刀形变形传递机构；所述剪刀形变形传递机构两侧为弹性体；所述变形敏感元-光纤光栅两端通过固定连接点粘接在所述弹性体上；所述外壳两端通过光缆将所述变形敏感元-光纤光栅的信号线引出形成测试端子。传感器可通过测试端子进行串接，形成分布式测量链路。所述外壳内还设有温度补偿-光纤光栅；所述温度补偿-光纤光栅的一端通过固定连接点粘接在所述弹性体上，另一端呈自由伸缩状态；所述温度补偿-光纤光栅的信号线通过光缆引出。所述弹性体为高性能弹簧。所述弹性体为有机弹性材料。有益效果由于采用了上述的技术方案，本技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本技术抗电磁干扰性能好，电绝缘性能好、适用范围广、安全可靠，耐腐蚀，化学性能稳定好，可远距离监测。本传感器选用光纤光栅传感器作为主要技术元件，可形成监控网络对煤矿竖井结构内变形状况进行全面监测，并对异常状况进行准确地预警，从而为矿井生产的进行和矿井人员的工作提供了多一份安全保障。附图说明图1是本技术的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图1所示，根据本技术的较优实施例，一种煤矿竖井结构状态监测传感器包括：外壳1、变形敏感元-光纤光栅2、剪刀形变形传递机构3、固定连接点4、温度补偿-光纤光栅5、弹性体6和引出光缆测试端子7。如图1所示，当煤矿竖井安装这样传感器后，如果竖井在矿压或其他作用力影响下产生变形，那么井壁变形通过传感器外壳1传递到剪刀形变形传递机构3，如果井壁是被压而变形，那么变形敏感元-光纤光栅2会被张拉，如果井壁是被拉变形，那么变形敏感元-光纤光栅会被收缩。通过光纤光栅信号处理器测试其波长变化情况，可以推算出井壁状态变化情况。其中，剪刀形变形传递机构3两侧为弹性体6，其主要用来调节变形敏感元-光纤光栅2受外力变化范围。弹性体6可以是高性能弹簧，也可以是有机弹性材料。选择弹出系数大的材料时(比较硬)，传感器就会对外界变形作用力不敏感，这样可以增加传感器量程，满足竖井大变形的监测需要。温度补偿-光纤光栅5作为温度补偿，使测量结果更准确消除温度效应。封装时，温度补偿-光纤光栅5和变形敏感元-光纤光栅2区别在于：变形敏感元-光纤光栅2两端都通过固定连接点4粘接在弹性体6上，而温度补偿-光纤光栅5只有一端固定，另外一端呈自由伸缩状态。温度补偿计算过程如下：变形敏感元-光纤光栅初始波长λy0，当前测试波长为λy1，压力系数为σ；温度补偿-光纤光栅初始波长λt0，当前测试波长为λt1；则无温度补偿时压力为：ε＝(λy1-λy0)/σ；则进行温度补偿，消除温度效应后压力为：ε＝((λy1-λy0)-(λt1-λt0))/σ。不难发现，本技术选用完全无源工作的光纤光栅传感器作为主要技术元件，与传统技术相比，它不受静电、电磁及无线电频率源的干扰，可进行大范围，远距离的监控，尤其适用于环境恶劣的巷道内，而且该传感器针对煤矿竖井的环境和监测点不同，可对传感器中弹性体进行灵活设置，满足了各个竖井不同的监控需求。该传感器除了用于煤矿竖井，还可用于非煤矿竖井、巷道以及其他土木隧涵工程结构安全监测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿竖井结构状态监测传感器，包括外壳(1)和变形敏感元‑光纤光栅(2)，其特征在于，所述外壳(1)内设有剪刀形变形传递机构(3)；所述剪刀形变形传递机构(3)两侧为弹性体(6)；所述变形敏感元‑光纤光栅(2)两端通过固定连接点(4)粘接在所述弹性体(6)上；所述外壳(1)两端通过光缆将所述变形敏感元‑光纤光栅(2)的信号线引出形成测试端子(7)。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿竖井结构状态监测传感器，包括外壳(1)和变形敏感元-光纤光栅(2)，其特征在于，所述外壳(1)内设有剪刀形变形传递机构(3)；所述剪刀形变形传递机构(3)两侧为弹性体(6)；所述变形敏感元-光纤光栅(2)两端通过固定连接点(4)粘接在所述弹性体(6)上；所述外壳(1)两端通过光缆将所述变形敏感元-光纤光栅(2)的信号线引出形成测试端子(7)。2.根据权利要求1所述的煤矿竖井结构状态监测传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：马冠超，
申请(专利权)人：中煤陕西榆林能源化工有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61