[发明专利]一种矿用锚杆轴向力监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种矿用锚杆轴向力监测装置，包括弹性结构和显示装置，其特征在于：所述弹性结构为弹簧，弹簧套在锚杆上，弹簧上端连接调心垫，下端连接螺母；所述显示装置包括遮光筒和反光筒，反光筒与弹簧上端连接，遮光筒与弹簧下端连接，反光筒由具有周期性的白色反光与黑色不反光的条纹组成，一个周期循环由宽度为e的白色窄条纹、宽度为w的黑色窄条纹、宽度为q的白色宽条纹、宽度为n+m的黑色宽条纹组成；遮光筒由具有周期性的白色透明与黑色不透明的条纹组成，遮光筒上白色条纹和黑色条纹的宽度相等，一个周期循环由宽度为n的白色条纹和宽度为n的黑色条纹组成；反光筒与遮光筒装配后条纹具有m的相位差。

2.一种矿用锚杆轴向力监测方法，采用权利要求1所述的矿用锚杆轴向力监测装置，其特征在于：该方法是通过弹性结构产生变形使遮光筒和反光筒产生相对位移，从而出现不同的监测图像来进行监测的。

3.根据权利要求2所述的矿用锚杆轴向力监测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

当岩体的应力变化时，岩体对弹性结构的作用力发生变化，当此作用力增加时，弹性结构被压缩，产生变形，使遮光筒与反光筒发生相对位移，形成以下三种状态：

(1)I阶段：当弹性结构所受载荷由0到F_a逐渐增大时，弹性结构逐渐被压缩，反光筒逐渐向下平移，白色宽条纹的显示宽度逐渐减小，当载荷达到初锚力F_a时，反光筒向下平移q,宽度为q的白色宽条纹刚好被完全遮住，显示的图像为黑色条纹中间有白色窄条纹；

(2)Ⅱ阶段：当弹性结构所受载荷在F_a到F_b之间逐渐增大时，显示的图像初始保持步骤(1)中的图像，直至反光筒向下位移增量趋近于w,显示的反光条纹宽度e逐渐减小，当载荷达到报警载荷F_b时反光筒向下总位移为b，反光筒的宽度为e的白色窄条纹也刚好全被遮住，显示的图像为全黑条纹，由于w远大于e，因此在Ⅱ阶段的前期阶段保持步骤(1)中的图像；

(3)Ⅲ阶段：当弹性结构所受载荷在F_b到F_c之间逐渐增大时，由于反光筒与遮光筒相位差为m，显示的图像初始时保持步骤(2)中的图像，直到位移为n，此时锚杆已破断，弹性结构所受载荷变为0，弹性结构轴向位移突变为0，显示的图像由白色窄条纹、黑色窄条纹、白色宽条纹、黑色宽条纹相间组成。