CN205861272U - 一种煤矿渗压传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种煤矿渗压传感器，包括外壳，所述外壳内部的前段设有过滤装置；所述过滤装置后设有用于传递压力的膜片；所述膜片上粘贴有压力敏感元‑光纤光栅；所述外壳的一端通过光缆将所述压力敏感元‑光纤光栅的信号线引出形成测试端子。本实用新型更贴切符合煤矿竖井监测的技术要求、强度要求以及安全要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿渗压监测技术领域，特别是涉及一种煤矿渗压传感器。
背景技术
随着浅煤层的不断开发，煤矿的开采深度不断增加，煤矿深度随之增大。这些超深竖井井筒以及深部地下煤矿巷道的安全高效运行成为煤矿安全的重点。在煤矿生产过程中，地面悬湖、悬河以及地下暗河水可通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道涌入竖井、矿井或巷道，当矿井涌水超过正常排水能力时，极易发生透水事故。因此对巷道岩层渗压进行实时在线监测具有现实重要意义，以便工程技术人员和管理人员随时掌握井筒在运营期间的安全状态及其发展趋势，分析诊断病态断面，及时采取措施处理，杜绝重大安全事故的发生。
煤矿井下环境阴暗潮湿、振动、电磁干扰、存在易燃易爆气体；此外传感器一旦埋入井壁后需要长期运行，且观测人员就不能直接接触或进行维护，因此井筒监测要求传感器要求就特别高，传统电子传感技术在寿命和可靠性上明显不足。主要表现以下弊端：1、传统电子传感技术为有源工作，易受干扰；2、信号传输距离较短，只能进行有限的、小范围的监测；3、该检测仪系统复杂，安装繁琐；4、传统电子器件的抗潮湿、腐蚀能力差，因此使用有效期短，导致该装置所需维护费用较高等。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种煤矿渗压传感器，使传感器更贴切符合煤矿竖井监测的技术要求、强度要求以及安全要求。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种煤矿渗压传感器，包括外壳，所述外壳内部的前段设有过滤装置；所述过滤装置后设有用于传递压力的膜片；所述膜片上粘贴有压力敏感元-光纤光栅；所述外壳的一端通过光缆将所述压力敏感元-光纤光栅的信号线引出形成测试端子。传感器可通过测试端子进行串接，形成分布式测量链路。
所述外壳内还设有温度补偿-光纤光栅；所述温度补偿-光纤光栅的信号线通过所述光缆引出。
所述过滤装置采用透水石材料制成。
所述膜片为金属膜片。
所述膜片为通过机械加工形成金属薄片。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型抗电磁干扰性能好，电绝缘性能好、适用范围广、安全可靠，耐腐蚀，化学性能稳定好，可远距离监测。本传感器选用光纤光栅传感器作为主要技术元件，可形成监控网络对煤矿渗压状况进行全面监测，并对异常状况进行准确地预警，从而为矿井生产的进行和矿井人员的工作提供了多一份安全保障。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，根据本实用新型的较优实施例，一种煤矿渗压传感器包括：外壳1、过滤装置2、膜片3、压力敏感元-光纤光栅4、温度补偿-光纤光栅5和引出光缆测试端子6。
如图1所示，通常煤矿渗压传感器通过钻孔方式安装在巷道岩层深处，前段的过滤装置2是为了防止泥沙将传感器的膜片堵死，过滤装置2可以使用透水石材料加工而成。膜片3可以是金属膜片或者通过机械加工形成金属薄片。
煤矿安装这样传感器后，当岩石水系增大时，那么水压透过过滤装置2传递到膜片3上，随着岩石水系压力增大，膜片3变形就会越大，那么粘贴在膜片3上的压力敏感元-光纤光栅4会被张拉。通过光纤光栅信号处理器测试其波长变化情况，可以推算出膜片3的变形状态，进而得到水压值。
其中，膜片3还可以用来调节变形敏感元-光纤光栅4受外力变化范围。膜片3通常使用金属膜片或者通过机械加工形成金属薄片。当膜片较“硬”时(厚度大、材料刚性强)那么传感器就会对外界变形作用力不敏感，这样可以增加传感器量程，满足煤矿大深度的渗压的监测需要。
温度补偿-光纤光栅5作为温度补偿，使测量结果更准确消除温度效应。封装时，温度补偿-光纤光栅5和压力敏感元-光纤光栅4区别在于：压力敏感元-光纤光栅2需要整体沿膜片3粘贴，随膜片3变形而变化，而温度补偿-光纤光栅5呈自由伸缩状态放置在传感器外壳1内。温度补偿计算过程如下：
压力敏感元-光纤光栅初始波长λy0，当前测试波长为λy1，压力系数为σ；
温度补偿-光纤光栅初始波长λt0，当前测试波长为λt1；
则无温度补偿时压力为：ε＝(λy1-λy0)/σ；
则进行温度补偿，消除温度效应后压力为：ε＝((λy1-λy0)-(λt1-λt0))/σ。
不难发现，本实用新型选用完全无源工作的光纤光栅传感器作为主要技术元件，与传统技术相比，它不受静电、电磁及无线电频率源的干扰，可进行大范围，远距离的监控，尤其适用于环境恶劣的巷道内，而且该传感器针对煤矿的环境和监测点不同，可对传感器中弹性体进行灵活设置，满足了各个煤矿不同的监控需求。该传感器除了用于煤矿竖井，还可用于煤矿巷道、非煤矿水利以及其他土木隧涵工程渗压监测。
Claims (5)
1.一种煤矿渗压传感器，包括外壳(1)，其特征在于，所述外壳(1)内部的前段设有过滤装置(2)；所述过滤装置(2)后设有用于传递压力的膜片(3)；所述膜片(3)上粘贴有压力敏感元-光纤光栅(4)；所述外壳(1)的一端通过光缆将所述压力敏感元-光纤光栅(4)的信号线引出形成测试端子(6)。
2.根据权利要求1所述的煤矿渗压传感器，其特征在于，所述外壳(1)内还设有温度补偿-光纤光栅(5)；所述温度补偿-光纤光栅(5)的信号线通过所述光缆引出。
3.根据权利要求1所述的煤矿渗压传感器，其特征在于，所述过滤装置(2)采用透水石材料制成。
4.根据权利要求1所述的煤矿渗压传感器，其特征在于，所述膜片(3)为金属膜片。
5.根据权利要求1所述的煤矿渗压传感器，其特征在于，所述膜片(3)为通过机械加工形成金属薄片。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109682514A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-04-26 | 湖南大学 | 基于光纤光栅的高量程高精度张力计及其使用和饱和方法 |
| CN117647340A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-05 | 成都工业职业技术学院 | 一种基于光纤传感器的矿用顶板压力检测装置 |
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| CN117647340A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-05 | 成都工业职业技术学院 | 一种基于光纤传感器的矿用顶板压力检测装置 |
| CN117647340B (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-29 | 成都工业职业技术学院 | 一种基于光纤传感器的矿用顶板压力检测装置 |
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