一種井壁變形傳感器及其測試方法
2023-05-08 22:37:31
專利名稱：一種井壁變形傳感器及其測試方法
技術領域：
本發明涉及一種變形傳感器及其測試方法，特別是適用於井壁變形測試的傳感器及其測試方法，也適用於其他類似混凝土結構的變形測試。
背景技術：
大規模井壁破裂災害嚴重影響到礦井的正常運行與生產，而井壁正常運行時的變形監測是獲得井壁健康狀況及破裂徵兆的有效手段。目前用於井壁變形測試的傳感器常使用混凝土應變計，主要包括振弦式和差動電阻式兩種。這種應變計使用時，分別在井壁中沿豎向和橫向各布設一個，從而實現對井壁豎向和橫向變形的測試工作。在埋設時，必須保證在井壁上開設長方形槽，且大小要滿足這種應變計的尺寸，而安裝時要保證這種應變計的角度是較困難的。如今出現的光纖傳感器，也有用於井壁變形測試報導，但它價格太過昂貴。為此，研究一種安裝方便、成本較低的新型井壁變形測試傳感器及其測試方法是必要的。
發明內容
技術問題發明的目的是克服已有技術中存在的問題，提供一種結構簡單、成本低、安裝方便、可靠性強的井壁變形傳感器及其測試方法。技術方案本發明的井壁變形傳感器，包括鋼管、對稱設在鋼管內的T形固定架，T 形固定架的中部設有由導電橡膠複合材料製作而成的敏感元件，敏感元件上設有經銅片電極與電阻測試儀相連的數據導線。本發明的井壁變形測試方法包括以下步驟
a.首先在測試井壁的一個層面上至少鑽一個孔，鑽孔的直徑與井壁變形傳感器的鋼管的外徑吻合；
b.根據所需測試要求選擇T形固定架的安裝角度，將井壁變形傳感器安裝在鑽孔內， 用水泥砂漿充填井壁變形傳感器的鋼管與孔洞之間的空隙；
c.將數據導線與信號採集器相連接，隨著井壁的承壓變化，通過採集設在T形固定架內的敏感元件的電阻值，即可實現對井壁不同方向的應變測試。有益效果本發明能夠實現井壁結構不同方向應變的測試。採用成本較低的碳纖維/炭黑橡膠複合材料製作敏感元件，傳感器外圈的鋼管與井壁同步變形並帶動連接杆作用於敏感元件，經敏感元件的電阻值發生變化，通過數據連接線採集電阻值，實現井壁變形的測試。本傳感器在安裝時，可以控制其角度，實現對井壁不同方向應變的測試。相應於現有的井壁變形測試用的傳感器，具有結構簡單、成本低、安裝方便的特點。
圖1是本發明的井壁變形傳感器示意圖。圖中1 一鋼管；2 - T形固定架；3 —敏感元件；4 一數據導線。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明一個實施例作進一步的描述
本發明的井壁變形傳感器主要由鋼管1、T形固定架2、敏感元件3及數據導線4構成。 T形固定架2對稱設在鋼管1內，鋼管1與T形固定架2之間剛性連接，T形固定架2由如硬質塑料、金屬剛性材料製作而成；T形固定架2的中部設有敏感元件3，敏感元件3由碳纖維/炭黑橡膠複合材料製作而成，敏感元件3上設有經銅片電極與電阻測試儀相連的數據導線4，數據連接線4由普通導線製作而成，實現敏感元件電阻數據的測試傳輸。
本發明的井壁變形測試方法以測試井壁豎向變形為例，首先在測試井壁的一個層面上至少鑽一個孔，根據需要可鑽1 4個孔，鑽孔的直徑與井壁變形傳感器的鋼管1的外徑吻合；將井壁變形傳感器埋設於井壁鑽孔內，並使井壁變形傳感器中的T形固定架2的方向垂直向上，用水泥砂漿充填井壁變形傳感器的鋼管1與孔洞之間的空隙；將數據導線4 與信號採集器相連接，隨著井壁的承壓變化，通過設在T形固定架2內的敏感元件3將井壁壓力變化信號傳出，實現井壁變形的實時監測。根據測試的需要，通過控制其安裝的角度實現對井壁不同方向的應變測試。
權利要求
1.一種井壁變形傳感器，其特徵在於它包括鋼管(1)、對稱設在鋼管(1)內的T形固定架(2)，T形固定架(2)的中部設有由導電橡膠複合材料製作而成的敏感元件(3)，敏感元件(3)上設有經銅片電極與電阻測試儀相連的數據導線(4)。
2.一種如權利要求1所述傳感器的井壁變形測試方法，其特徵在於包括以下步驟a.首先在測試井壁的一個層面上至少鑽一個孔，鑽孔的直徑與井壁變形傳感器的鋼管 (1)的外徑吻合；b.根據所需測試要求選擇T形固定架(2)的安裝角度，將井壁變形傳感器安裝在鑽孔內，用水泥砂漿充填井壁變形傳感器的鋼管(1)與孔洞之間的空隙；c.將數據導線(4)與信號採集器相連接，隨著井壁的承壓變化，通過採集設在T形固定架(2)內的敏感元件(3)的電阻值，即可實現對井壁不同方向的應變測試。
全文摘要
一種井壁變形傳感器及其測試方法，傳感器主要包括鋼管、設在鋼管內的T形固定架，T形固定架的中部設有敏感元件，敏感元件上設有與電阻測試儀相連的數據導線。利用壓阻特性測試井壁應變大小，經敏感元件的電阻值發生變化，通過數據連接線採集電阻值，實現井壁變形的測試。可通過調整其安裝角度測試井壁不同方向的變形。其結構簡單、安裝方便，成本低、可靠性強。
文檔編號G01B7/16GK102183202SQ20111007962
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者況聯飛, 周國慶, 廖波, 梁恆昌, 趙光思, 陳國舟 申請人:中國礦業大學