[实用新型]特种应力测量报警器

说明书

本实用新型专利属于地质应力测量和报警的专用电子仪器。特别是一种可进行井下巷道应力连续测量和报警的自动化检测报警器。

经专利文献和有关资料的初步检索，目前还没有一种价格低廉、原理简单可靠的电子仪器能对巷道的应力变化进行连续、精确的、超大范围的测量和报警，少数临时检测仪器诸如微波测距仪、超声波探缝仪、激光测距仪等便携式检测设备，虽然也能测量井下巷道岩壁的位移变化，但只能临时地、间接地、局部地进行测量，其测量结果还要与巷道的原始岩相地质资料进行复杂的对比分析，才能得出岩相变形结果。由于便携式测量仪器在使用操作时没有稳定的参照地基，又受测量环境的复杂影响，故测量误差大，也不能全过程、全天候进行连续测量和报警。另有一种用于煤矿巷道采掘区域顶部和侧面应力变化测量报警装置，其方法是将多个小型压力传感器依序相隔一定距离埋于巷道顶部和侧面，再将各压力传感器的信号用电缆相连送至微机进行测量分析报警。这种测量方法安装十分复杂，电缆铺设繁多，现场工人不能及时看到某一部位的应力变化量以及坍塌危险报警信号。该测量方法由于采用了“点”式应变压力传感器，如果遇到整块大片岩石下沉，而该块岩石内部又不发生断裂，那么埋在该块岩石中的传感器将测不到岩石本身的应力变化，并与整块岩石同步下沉，因此无法准确测量和预报超大范围的岩石坍塌。尽管该方法能对井下巷道应力变化进行测量和报警，由于存在上述不足以及造价太高而未能得到推广和使用。

本实用新型专利的目的就是为了解决各种类型测量仪器存在的不足，能对井下巷道的超大范围进行连续测量和报警，可精确地测量巷道顶部或侧面的应力变化量，并对巷道任何区段的坍塌和险情进行报警，可大量减少人身设备事故。

本实用新型专利是根据金属电阻受压变形而产生电阻值变化的基本原理，用于测量井下巷道顶部和侧面任一区段的岩相应力变化。该电阻应变测量传感器的结构原理不同于传统的应变片“点”式压敏元件，而是将传统的仅只几厘米长的应变片制做成1米至10米长不等的丝状应变片。这种特制的丝状应力测量传感器，可以直接固定或者用水泥喷封在巷道顶部或侧部，一旦发生地质结构位移变化，该特种传感器的电阻值也随之发生变化。又由于这种传感器是一种超长“线”式应力传感器，克服了“点”式应力传感器存在的不足，如果将多个10米长的特种应力传感器固定或喷封在巷道顶部或侧面，并连接成网络测量系统，就能测出超大面积的坍塌信号，不会象“点”式传感器那样随整块大片岩石同时下沉而失效。

该特种应力测量报警器由丝状电阻应变传感器、平衡电桥、精密放大器、声光报警器、模数转换器、数字显示器、时间控制器、具有安全警告标志图案的外壳组成。当安装在巷道顶部或侧面的丝状电阻应变传感器受压变形后，其电阻变化引起平衡电桥的不平衡变化，该变化信号经精密放大器放大后直接驱动声光报警器和数字显示器。该特种应力测量报警器还可输出0～5伏特的模拟信号或标准的数字量信号。数字量信号经过时间控制器后，可在规定的时间内输送给单片机，单片机可与数百个特种应力测量报警器相连接，对巷道进行更大范围的循回检测和报警。

说明书附图一，是该特种应力测量报警器的电路图，图中标明电阻应变传感器、平衡电桥、精密放大器、声光报警器、模数转换器、数字显示器、时间控制器。

说明书附图二，是该特种应力测量报警器的盒体外观图。在面板上设计有安全警告标志图案、电源指示灯、报警指示灯、数字显示器。盒体侧面设有信号输入插口、信号输出插口、24伏直流电源插口。盒体内安装有平衡电桥、精密放大器、闪光报警器、模数转换器、数字显示器、时间控制器等电路板。

本实用新型专利设计新颖、原理简单、成本低廉，既能单独使用，也可与单片机相连构成超大网络测量系统，能广泛用于各类井下巷道、山体滑坡、高层建筑物倾斜、地面下沉、桥梁大坝江堤变形、大地震动等方面。