CN113607312A - 基于光纤光栅传感器的应力监测装置 - Google Patents

基于光纤光栅传感器的应力监测装置 Download PDF

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张磊
刘强
王远
王晗
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Abstract

本发明涉及矿洞安全生产技术领域,尤其为基于光纤光栅传感器的应力监测装置,包括顶板支架和防护框,所述顶板支架下方设有防护框,所述防护框内部固定连接有应力监测装置,所述应力监测装置外侧与防护框固定连接,所述应力监测装置下端面固定连接有防护箱,所述防护箱内部设有测量机构;本发明中,通过设置的应力杆、滑动杆、伸缩弹簧和限位环,当顶板支架发生形变,其可以挤压应力杆进而可以使滑动杆与测量机构接触,从而可以提醒工作人员,设置的伸缩弹簧可以具有减震缓冲作用,避免直接作用于设备而发生损坏情况,而导向杆的设置可以对其滑动杆起到限位目的,避免其过度作用于传感器上,具有一定的保护作用。

Description

基于光纤光栅传感器的应力监测装置
技术领域
本发明涉及矿洞安全生产技术领域,具体为基于光纤光栅传感器的应力监测装置。
背景技术
煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间,通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料,是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物,在适宜的地质环境中,逐渐堆积成厚层,并埋没在水底或泥沙中,经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中,以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多,是重要的成煤时代,煤的含碳量一般为46~97%,呈褐色至黑色,具有暗淡至金属光泽,根据煤化程度的不同,煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类,而对煤矿进行开采时需要开挖矿洞。
由于矿洞处于地下,所以充满了不稳定性,存在坍塌的危险,其在矿洞内部都设有应力监测装置以监测其各个部位的具体情况,但是目前的监测装置存在以下问题,发生应力情况时,其容易使传感器受挤压而损坏,同时单个传感器监测存在监测不精准,容易出现发出错误信号的情况,因此,针对上述问题提出基于光纤光栅传感器的应力监测装置。
发明内容
本发明的目的在于提供基于光纤光栅传感器的应力监测装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
基于光纤光栅传感器的应力监测装置,包括顶板支架和防护框,所述顶板支架下方设有防护框,所述防护框内部固定连接有应力监测装置,所述应力监测装置外侧与防护框固定连接,所述应力监测装置下端面固定连接有防护箱,所述防护箱内部设有测量机构,所述防护箱前侧通过铰链连接有转动门,所述防护箱左侧的防护框内部固定连接有报警灯,所述防护框下方两侧设有调节组件,所述防护框下方设有连接体。
作为本发明的进一步方案:所述应力监测装置包括滑动框和滑动轴,所述滑动框内部设有滑动轴,所述滑动轴上端面固定连接有应力杆,所述滑动轴下端面固定连接有滑动杆,所述滑动杆外侧设有伸缩弹簧,所述伸缩弹簧一端与滑动轴固定连接,所述伸缩弹簧另一端固定连接有限位环,所述滑动框下端面与防护箱固定连接。
作为本发明的进一步方案:所述滑动杆外侧与限位环滑动连接,所述限位环外侧与滑动框固定连接;
所述滑动杆两侧均设有滑槽,且滑动杆通过滑槽滑动连接有导向杆,所述导向杆另一侧与滑动框固定连接;
所述应力杆外侧与滑动框滑动连接。
作为本发明的进一步方案:所述测量机构包括连接板和光纤光栅传感器,所述连接板外侧与防护箱固定连接,所述连接板前侧均设有光纤光栅传感器,所述光纤光栅传感器四周设有固定块,所述固定块外侧与连接板固定连接,所述固定块内部均固定连接有转轴,所述转轴外侧均转动连接有限位板。
作为本发明的进一步方案:所述光纤光栅传感器下端面固定连接有连接线,所述连接线另一端设置在连接头内部,所述连接头外侧滑动连接有限位架,所述限位架外侧与连接板固定连接,所述连接头下端面均固定连接有分离板,所述分离板外侧与连接板呈上下滑动连接。
作为本发明的进一步方案:所述限位架和分离板之间设有呈两侧分布的支撑弹簧,所述支撑弹簧一端与限位架固定连接,所述支撑弹簧另一端与分离板固定连接。
作为本发明的进一步方案:所述调节组件包括调节块和螺纹筒,所述调节块内部均固定连接有螺纹筒,所述螺纹筒内部均螺旋连接有螺纹轴,所述螺纹轴另一端均固定连接有把手,所述螺纹轴外侧与防护箱螺旋连接,所述调节块上方设有固定螺钉,所述固定螺钉外侧与调节块和连接体螺旋连接。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明中,通过设置的滑动框、滑动轴、应力杆、滑动杆、伸缩弹簧和限位环,当顶板支架发生形变,其可以挤压应力杆进而可以使滑动杆与测量机构接触,从而可以提醒工作人员,设置的伸缩弹簧可以具有减震缓冲作用,避免直接作用于设备而发生损坏情况,而导向杆的设置可以对其滑动杆起到限位目的,避免其过度作用于传感器上,具有一定的保护作用,多个设置的监测装置可以多个地方进行测量,保证测量更加精准;
2、本发明中,通过设置的连接板、光纤光栅传感器、固定块、转轴、限位板和连接线,通过多个设置的限位板可以对光纤光栅传感器进行限位,同时也方便光纤光栅传感器取出,进行维修更换工作,而拆卸时,直接将分离板向下滑动,此时可以带动连接头与连接线分离,此时可以进行分离拆卸工作,十分方便;
3、本发明中,通过设置的调节块、螺纹筒、螺纹轴、把手和固定螺钉,通过转动把手可以使调节块位置发生调节,此时可以根据应力杆与顶板支架的距离进行调节,保证设备准确安装,保证设备正常使用,扩大使用范围,具有很好的实用价值。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图;
图2为本发明应力监测装置结构示意图;
图3为本发明测量机构结构示意图;
图4为本发明防护箱结构示意图。
图中:1-顶板支架、2-防护框、3-应力监测装置、301-滑动框、302-滑动轴、303-应力杆、304-滑动杆、305-伸缩弹簧、306-限位环、307-导向杆、4-防护箱、5-测量机构、501-连接板、502-光纤光栅传感器、503-固定块、504-转轴、505-限位板、506-连接线、507-连接头、508-限位架、509-支撑弹簧、510-分离板、6-报警灯、7-调节块、8-螺纹筒、9-螺纹轴、10-把手、11-固定螺钉、12-连接体、13-转动门。
具体实施方式
实施例1:
请参阅图1、图2、图3和图4,本发明提供一种技术方案:
基于光纤光栅传感器的应力监测装置,包括顶板支架1和防护框2,顶板支架1下方设有防护框2,防护框2内部固定连接有应力监测装置3,应力监测装置3包括滑动框301和滑动轴302,滑动框301内部设有滑动轴302,滑动轴302上端面固定连接有应力杆303,滑动轴302下端面固定连接有滑动杆304,滑动杆304外侧设有伸缩弹簧305,伸缩弹簧305一端与滑动轴302固定连接,伸缩弹簧305另一端固定连接有限位环306,滑动框301下端面与防护箱4固定连接,伸缩弹簧305可以支撑应力杆303,使其可以稳定与顶板支架1接触,滑动杆304外侧与限位环306滑动连接,限位环306外侧与滑动框301固定连接;滑动杆304两侧均设有滑槽,且滑动杆304通过滑槽滑动连接有导向杆307,导向杆307的设置避免滑动杆304过度滑动,具有一定的保护作用,导向杆307另一侧与滑动框301固定连接;应力杆303外侧与滑动框301滑动连接,应力监测装置3外侧与防护框2固定连接,应力监测装置3下端面固定连接有防护箱4,防护箱4内部设有测量机构5,测量机构5包括连接板501和光纤光栅传感器502,连接板501外侧与防护箱4固定连接,连接板501前侧均设有光纤光栅传感器502,光纤光栅传感器502四周设有固定块503,固定块503外侧与连接板501固定连接,固定块503内部均固定连接有转轴504,转轴504外侧均转动连接有限位板505,固定块503、转轴504和限位板505的配合使用,可以对光纤光栅传感器502进行固定,避免其晃动,保证其正常使用,同时在不使用时,方便拆卸工作,光纤光栅传感器502下端面固定连接有连接线506,连接线506另一端设置在连接头507内部,连接头507外侧滑动连接有限位架508,限位架508保证连接头507稳定上下滑动,避免其发生倾斜,限位架508外侧与连接板501固定连接,连接头507下端面均固定连接有分离板510,分离板510外侧与连接板501呈上下滑动连接,限位架508和分离板510之间设有呈两侧分布的支撑弹簧509,支撑弹簧509一端与限位架508固定连接,支撑弹簧509另一端与分离板510固定连接,支撑弹簧509可以使分离板510带动连接头507向上移动,保证连接头507与连接线506紧密连接,保证光纤光栅传感器502正常使用,防护箱4前侧通过铰链连接有转动门13,防护箱4左侧的防护框2内部固定连接有报警灯6,防护框2下方两侧设有调节组件,防护框2下方设有连接体12,调节组件包括调节块7和螺纹筒8,调节块7内部均固定连接有螺纹筒8,螺纹筒8内部均螺旋连接有螺纹轴9,螺纹轴9另一端均固定连接有把手10,螺纹轴9外侧与防护箱4螺旋连接,调节块7上方设有固定螺钉11,固定螺钉11外侧与调节块7和连接体12螺旋连接,通过固定螺钉11可以实现固定本装置的目的,而调节块7可以控制间距,保证其方便安装。
工作流程:使用时接通电源,通过使应力杆303与顶板支架1紧密接触,此时通过转动把手10使其带动螺纹轴9转动,螺纹轴9带动螺纹筒8向下移动,此时螺纹筒8带动调节块7与下方的连接体12紧密接触,然后通过固定螺钉11对其进行固定作用,此时当顶板支架1受矿体压力而发生形变时,此时挤压应力杆303,应力杆303带动滑动轴302滑动,滑动轴302带动滑动杆304移动,此时滑动杆304与光纤光栅传感器502接触,此时发出信号给报警灯6,此时报警灯6亮起,从而达到提醒作用,多个设置的应力监测装置3可以检测多个地方,保证数据准确,避免出现误操作情况,设置的伸缩弹簧305可以支撑滑动轴302向上移动,限位环306起到支撑伸缩弹簧305的作用,而设置的导向杆307保证滑动杆304稳定滑动的同时可以避免滑动杆304过度滑动,避免其过度滑动而对传感器造成损伤,具有保护作用。
实施例2:
实施例2中,与实施例1相同的部分不再赘述,不同之处是当光纤光栅传感器502需要更换或者维修时,此时通过将四周的限位板505转动,在转轴504的作用下,其转动至一侧,此时通过打开转动门13,然后向下拉动分离板510,分离板510带动连接头507向下移动,进而使连接头507与连接线506分离,此时可以将光纤光栅传感器502取出,然后进行更换维修工作,而设置的支撑弹簧509可以带动分离板510向上移动,进而带动连接头507向上移动,使其与连接线506紧密接触,保证传感器正常使用,而限位架508的设置保证连接头508稳定滑动。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,由于文字表达的有限性,而客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进、润饰或变化,也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合;这些改进润饰、变化或组合,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于光纤光栅传感器的应力监测装置,包括顶板支架(1)和防护框(2),其特征在于:所述顶板支架(1)下方设有防护框(2),所述防护框(2)内部固定连接有应力监测装置(3),所述应力监测装置(3)外侧与防护框(2)固定连接,所述应力监测装置(3)下端面固定连接有防护箱(4),所述防护箱(4)内部设有测量机构(5),所述防护箱(4)前侧通过铰链连接有转动门(13),所述防护箱(4)左侧的防护框(2)内部固定连接有报警灯(6),所述防护框(2)下方两侧设有调节组件,所述防护框(2)下方设有连接体(12)。
2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的应力监测装置,其特征在于:所述应力监测装置(3)包括滑动框(301)和滑动轴(302),所述滑动框(301)内部设有滑动轴(302),所述滑动轴(302)上端面固定连接有应力杆(303),所述滑动轴(302)下端面固定连接有滑动杆(304),所述滑动杆(304)外侧设有伸缩弹簧(305),所述伸缩弹簧(305)一端与滑动轴(302)固定连接,所述伸缩弹簧(305)另一端固定连接有限位环(306),所述滑动框(301)下端面与防护箱(4)固定连接。
3.根据权利要求2所述的基于光纤光栅传感器的应力监测装置,其特征在于:所述滑动杆(304)外侧与限位环(306)滑动连接,所述限位环(306)外侧与滑动框(301)固定连接;
所述滑动杆(304)两侧均设有滑槽,且滑动杆(304)通过滑槽滑动连接有导向杆(307),所述导向杆(307)另一侧与滑动框(301)固定连接;
所述应力杆(303)外侧与滑动框(301)滑动连接。
4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的应力监测装置,其特征在于:所述测量机构(5)包括连接板(501)和光纤光栅传感器(502),所述连接板(501)外侧与防护箱(4)固定连接,所述连接板(501)前侧均设有光纤光栅传感器(502),所述光纤光栅传感器(502)四周设有固定块(503),所述固定块(503)外侧与连接板(501)固定连接,所述固定块(503)内部均固定连接有转轴(504),所述转轴(504)外侧均转动连接有限位板(505)。
5.根据权利要求4所述的基于光纤光栅传感器的应力监测装置,其特征在于:所述光纤光栅传感器(502)下端面固定连接有连接线(506),所述连接线(506)另一端设置在连接头(507)内部,所述连接头(507)外侧滑动连接有限位架(508),所述限位架(508)外侧与连接板(501)固定连接,所述连接头(507)下端面均固定连接有分离板(510),所述分离板(510)外侧与连接板(501)呈上下滑动连接。
6.根据权利要求5所述的基于光纤光栅传感器的应力监测装置,其特征在于:所述限位架(508)和分离板(510)之间设有呈两侧分布的支撑弹簧(509),所述支撑弹簧(509)一端与限位架(508)固定连接,所述支撑弹簧(509)另一端与分离板(510)固定连接。
7.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的应力监测装置,其特征在于:所述调节组件包括调节块(7)和螺纹筒(8),所述调节块(7)内部均固定连接有螺纹筒(8),所述螺纹筒(8)内部均螺旋连接有螺纹轴(9),所述螺纹轴(9)另一端均固定连接有把手(10),所述螺纹轴(9)外侧与防护箱(4)螺旋连接,所述调节块(7)上方设有固定螺钉(11),所述固定螺钉(11)外侧与调节块(7)和连接体(12)螺旋连接。
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