CN109489532B - 一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置 - Google Patents

一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置，包括检测仪主体，所述检测仪主体上设置有电磁线圈、电磁套管、测点固定头和控制器；所述电磁线圈螺旋紧套在电磁套管表面上，所述电磁套管内部中心线上设置有中心套管；所述控制器表面设置有总开关、预警灯、位移量显示器和线圈开关；所述控制器内部设置有差值计算与溢出报警程序。本发明的实际测试结果表明，结构牢固稳定，控制器识别与计算速度快，电磁线圈定位精确，完全能够实现以刻度尺为测量单位、以弹性线圈为定测元件的巷道变形位移监测装置，适合推广运用。

Description

一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置
技术领域
本发明涉及矿井巷道施工技术领域，具体为一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置。
背景技术
近年来，浅部易采的矿产资源已接近枯竭；深部开采是地下矿山开采的必然趋势。但随着开采深度的增加，高地应力对巷道的稳定性带来很大的危害。因此准确反应巷道变形量，预测巷道的变形破坏，对巷道的支护方案的选择具有重要的参考价值。通常巷道变形位移的监测由于基准点的问题，使测量数据存在较大的误差，给巷道的后期维护带来较大的难题。
本发明采用电生磁原理和通电线圈在磁场中受力的理论知识，再配以电磁套管、测点固定头、中心套管、刻度尺等结构设计，外加弹性线圈和条形压力传感器等电气元件，实现以刻度尺为测量单位、以弹性线圈为定测元件的巷道变形位移监测装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置，实现以刻度尺为测量单位、以弹性线圈为定测元件的巷道变形位移监测装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置，包括检测仪主体，所述检测仪主体上设置有电磁线圈、电磁套管、测点固定头和控制器；所述电磁线圈螺旋紧套在电磁套管表面上，所述电磁套管内部中心线上设置有中心套管；所述控制器表面设置有总开关、预警灯、位移量显示器和线圈开关；所述控制器内部设置有差值计算与溢出报警程序。
优选的，所述电磁线圈与电网之间设置有电磁阀，所述电磁阀的控制引脚与控制器的PWM端口电性相连，所述控制器采用DSP28335控制芯片。
优选的，所述电磁套管呈圆柱形中空结构设计，所述电磁套管左端密封、右端与测点固定头固定相连。
优选的，所述中心套管采用硬质玻璃材质、呈圆柱形中空结构设计，所述中心套管左端与电磁套管左端固定相连、右端与测点固定头固定相连。
优选的，所述中心套管表面对立位置上分别安装有长度相同的条形压力传感器和刻度尺，所述条形压力传感器输出端与控制器电性相连。
优选的，所述条形压力传感器采用特制毫米级检测精度的压力传感器，每一毫米的检测信号皆不相同，且与刻度尺上的毫米刻度相对应。
优选的，所述中心套管表面上套接有一根弹性线圈，所述弹性线圈采用轻质、形变量较大的材料设计而成；所述弹性线圈与电网之间设置有电磁阀二，所述电磁阀二的控制引脚与控制器的PWM端口电性相连。
优选的，所述总开关、预警灯、位移量显示器和线圈开关分别与控制器电性相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用电生磁原理和通电线圈在磁场中受力的理论知识，再配以电磁套管、测点固定头、中心套管、刻度尺等结构设计，外加弹性线圈和条形压力传感器等电气元件，实现以刻度尺为测量单位、以弹性线圈为定测元件的巷道变形位移监测装置。
具体效果如下：
1、将电磁线圈螺旋紧套在电磁套管上，充分利用电生磁原理，确保在电磁套管中心线上产生磁场；
2、采用硬质玻璃材质的中心套管，既可以保证中心套管具备必要的支撑硬度，又能够提供绝缘环境和光滑表面，以防对电磁线圈产生电磁干扰和摩擦阻力；
3、将特制毫米级条形压力传感器与刻度尺上的毫米刻度相对应，能够准确定位出电磁线圈在中心套管上的具体位置，并获得准确的压力信号，以供控制器进行精确的识别和计算；
4、在电磁套管的右侧固定安装测点固定头，在巷道钻孔内安装本装置时，可以保证本装置的电磁套管与巷道变形位移完全相同，提高装置稳定性，实现巷道变形位移毫米级测量精度。
本发明的实际测试结果表明，结构牢固稳定，控制器识别与计算速度快，电磁线圈定位精确，完全能够实现以刻度尺为测量单位、以弹性线圈为定测元件的巷道变形位移监测装置，适合推广运用。
附图说明
图1为本发明一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置主体结构简图；
图2为本发明检测仪主体的横向剖面图；
图3为本发明检测仪主体的纵向截面图；
图4为本发明电气原理框图；
图中：1-电磁线圈；2-电磁套管；3-中心套管；301-刻度尺；4-弹性线圈；5-测点固定头；6-条形压力传感器；7-控制器；701-总开关；702-预警灯；703-位移量显示器；704-线圈开关；8-检测仪主体；9-电磁阀；10-电磁阀二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置，包括检测仪主体8，所述检测仪主体8上设置有电磁线圈1、电磁套管2、测点固定头5和控制器7；所述电磁线圈1螺旋紧套在电磁套管2表面上，所述电磁套管2内部中心线上设置有中心套管3；所述控制器7表面设置有总开关701、预警灯702、位移量显示器703和线圈开关704；所述控制器7内部设置有差值计算与溢出报警程序。
其中，所述电磁线圈1与电网之间设置有电磁阀9，所述电磁阀9的控制引脚与控制器7的PWM端口电性相连，所述控制器7采用DSP28335控制芯片。
其中，所述电磁套管2呈圆柱形中空结构设计，所述电磁套管2左端密封、右端与测点固定头5固定相连。
其中，所述中心套管3采用硬质玻璃材质、呈圆柱形中空结构设计，所述中心套管3左端与电磁套管2左端固定相连、右端与测点固定头5固定相连。
其中，所述中心套管3表面对立位置上分别安装有长度相同的条形压力传感器6和刻度尺301，所述条形压力传感器6输出端与控制器7电性相连。
其中，所述条形压力传感器6采用特制毫米级检测精度的压力传感器，每一毫米的检测信号皆不相同，且与刻度尺301上的毫米刻度相对应。
其中，所述中心套管3表面上套接有一根弹性线圈4，所述弹性线圈4采用轻质、形变量较大的材料设计而成；所述弹性线圈4与电网之间设置有电磁阀二10，所述电磁阀二10的控制引脚与控制器7的PWM端口电性相连。
其中，所述总开关701、预警灯702、位移量显示器703和线圈开关704分别与控制器7电性相连。
工作原理：使用前，首先，在巷道帮部钻出与本装置直径相同的深孔；然后，将本装置牢牢固定在钻孔内壁上。
使用时，首先给整个装置通电，并开启总开关701，此时，电磁线圈1内通入电流，电磁套管2中心线位置上产生稳定磁场，与此同时，弹性线圈4紧紧地束缚在中心套管3上，此时的条形压力传感器6采会记录下当前位置下的压力信号，并将此信号传递给控制器7，经控制器7的信号识别后，就可以确定当前位置所在的刻度；然后，开启线圈开关704，此时，弹性线圈4上通过电流，由于通电导线在磁场中会受到扩张力的作用，弹性线圈4会自动扩张开，脱离中心套管3并一直保持脱离状态；期间，若巷道发生变形位移，电磁套管2会随着巷道保持同步运动而弹性线圈4不动，若以十天为测试期，则十天后，关闭线圈开关704，弹性线圈4因断电无扩张力而自动回缩，又会紧紧地束缚在中心套管3上，从而测出弹性线圈4对中心套管3产生的二次压力值，经控制器7的信号识别后，确定当前位置所在的二次刻度值；最后，经过控制器7的计算功能，将两次获得的刻度值作差，进而计算出巷道变形的位移量，并将位移量在位移量显示器703上显示出来，当超出正常范围时，预警灯702会自动闪烁报警。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置，包括检测仪主体(8)，所述检测仪主体(8)上设置有电磁线圈(1)、电磁套管(2)、测点固定头(5)和控制器(7)；所述电磁线圈(1)螺旋紧套在电磁套管(2)表面；
所述电磁套管(2)呈圆柱形中空结构设计，左端密封、右端与测点固定头(5)固定相连，内部中心线上设置有中心套管(3)；
所述中心套管(3)采用硬质玻璃材质、呈圆柱形中空结构设计，左端与电磁套管(2)左端固定相连、右端与测点固定头(5)固定相连，表面套接有一根弹性线圈(4)；所述弹性线圈(4)采用轻质、形变量较大的材料设计而成；所述弹性线圈(4)与电磁阀二(10)电性连接，所述电磁阀二(10)的控制引脚与控制器(7)的PWM端口电性相连；
所述中心套管(3)表面对立位置上分别安装有长度相同的条形压力传感器(6)和刻度尺(301)；所述条形压力传感器(6)采用毫米级检测精度的压力传感器，每一毫米的检测信号皆不相同，且与刻度尺(301)上的毫米刻度相对应；
所述条形压力传感器(6)输出端与控制器(7)电性相连；所述控制器(7)表面设置有总开关(701)、预警灯(702)、位移量显示器(703)和线圈开关(704)；所述控制器(7)内部设置有差值计算与溢出报警程序。
2.根据权利要求1所述的一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置，其特征在于：所述电磁线圈(1)与电磁阀一(9)电性连接，所述电磁阀一(9)的控制引脚与控制器(7)的PWM端口电性相连，所述控制器(7)采用DSP28335控制芯片。
3.根据权利要求1所述的一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置，其特征在于：所述总开关(701)、预警灯(702)、位移量显示器(703)和线圈开关(704)分别与控制器(7)电性相连。
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