[发明专利]用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置及方法

权利要求书

1.一种用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置，其包括用于承载相似材料模型重量的上承载板(4)、下承载板(6)和设在所述上承载板(4)和下承载板(6)之间的保护壳(10)，所述下承载板(6)提供平整的承载表面，所述保护壳(10)内设有传感器(7)、数据采集模块(8)和无线通信模块(9)，其特征在于：所述传感器(7)包括与所述上承载板(4)和下承载板(6)紧密接触的弹性元件(14)和检测所述弹性元件(14)变形的变形检测元件(15)，所述上承载板(4)和下承载板(6)分别通过连接螺栓(2)与所述弹性元件(14)定位使得施加在所述上承载板(4)上的载荷作用于弹性元件(14)，所述变形检测元件(15)生成测量信号，数据采集模块(8)连接所述传感器(7)以采集所述测量信号，带有天线(1)的无线通信模块(9)连接所述数据采集模块(8)以无线传输测量信号，所述天线(1)从上承载板(4)和保护壳(10)之间伸出，用于指示通信是否正常的信号指示灯(11)连接所述无线通信模块(9)，用于复位的复位按钮(12)和用于开关的开关按钮(13)电连接传感器(7)，所述信号指示灯(11)、复位按钮(12)和开关按钮(13)设在保护壳(10)一侧。

2.根据权利要求1所述的用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置，其特征在于，优选的，所述保护壳(10)内设有可充电电池(3)，所述可充电电池(3)电连接传感器(7)、数据采集模块(8)和无线通信模块(9)。

3.根据权利要求2所述的用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置，其特征在于：保护壳(10)的一侧设有充电插座(5)，所述充电插座(5)电连接所述可充电电池(3)。

4.根据权利要求1所述的用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置，其特征在于：所述弹性元件(14)为铝合金板，所述变形检测元件(15)为电桥式力敏传感器，所述电桥式力敏传感器包括分设在上承载板(4)和弹性元件(14)之间的第一半桥电阻应变计和设在弹性元件(14)和下承载板(6)之间的第二半桥电阻应变计。

5.根据权利要求4所述的用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置，其特征在于：所述铝合金板的宽度不大于所述上承载板 (4)的宽度，所述铝合金板的宽度小于所述上承载板(4)的长度，第一半桥电阻应变计和第二半桥电阻应变计为45度丝栅的半桥电阻应变计，所述电桥式力敏传感器的输出灵敏度为2.0mV/V,综合精度优于0.05％F.S。

6.根据权利要求1所述的用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置，其特征在于：所述数据采集模块(8)包括用于将测量信号由模拟信号转换为数字信号的A/D转换芯片和用于信号处理的单片机，所述数据采集模块(8)的显示分辨率为0.01kg，采样速率为5次/s。

7.根据权利要求1所述的用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置，其特征在于：所述无线通信模块(9)包括2.4G无线通信单元和USB通信接口，所述USB通信接口布置在保护壳一侧。

8.根据权利要求1所述的用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置，其特征在于：所述无线测量装置的外部尺寸为长宽高为200mm×30mm×40mm，量程为100kg。

9.根据权利要求1所述的用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置，其特征在于：所述上承载板(4)和下承载板(6)均由厚度为9mm的钢板制成，所述可充电电池(3)为7.4V/1000mAh的锂离子电池，所述数据采集模块(8)包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的用于矿山开采相似材料模拟实验的无线测量装置的测量方法，其步骤包括：

第一步骤中：将所述无线测量装置的下承载板(6)放置在平整承载表面上，相似材料模型铺设在上承载板(4)上；

第二步骤中：按开关按钮(13)启动传感器(7)，所述传感器(7)基于变形生成测量信号，数据采集模块(8)采集所述测量信号，无线通信模块(9)无线传输测量信号；

第三步骤中：计算机接收并解析测量信号，生成所述测量信号的表格显示图、曲线显示图、数据保存和/或历史数据回放。