国产自产21区,亚洲97,免费毛片网,国产啪视频,青青青国产在线观看,国产毛片一区二区三区精品

基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置，可有效解決地應力測量精確問題，采用溫度傳感器作溫度補償，可以彌補由溫度變化引起的測量誤差，其結構是，外殼是玻璃鋼材料，包括殼體和栓塞兩部分，殼體內表面套有內層PVC塑料管，內層PVC管外表面粘貼有電阻應變片，電阻應變片的外面被環氧樹脂包圍，采用外層表面由4個小圓孔的PVC管澆注；殼體的凹槽處有溫度傳感器DS18B20，外部連接有單片機控制的外圍電路顯示模塊，本實用新型裝置結構新穎、成本較低，可以在礦山施工現場對地應力進行準確測量，防止工程施工中由于原巖應力而引起的安全事故，對礦山支護設計也能提供可靠幫助。
【專利說明】基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種地應力測試裝置，特別是一種基于溫度傳感器空心包體應力計的試驗裝置。
【背景技術】
[0002]地應力是存在于地層中的未受工程擾動的天然應力，它能引起采礦工程中圍巖和支護的變形與破壞、產生礦井動力現象，不考慮地應力的影響進行施工，則礦井生產不能正常進行，并經常引起嚴重事故。因此，準確的地應力測量是安全生產所不可缺少的。目前地應力測量最廣泛的還是應用基于套孔應力解除法的空心包體應力計，它是70年代中期由澳大利亞學者沃羅特尼基(G.Worotnicki)和沃爾頓(R.Wlton)實用新型的，我國現在應用較廣泛的KX-81型空心包體應變計是在其基礎上研制出來的，其主體為用環氧樹脂制成的空心圓筒,外徑為36mm,內徑為30mm,在其中間層直徑32mm處,沿同一圓周等距離嵌埋著3組電阻應變花，每組應變花由4支應變片組成，互相間隔45度。它的外殼是由鋁合金制成的，由于鋁合金在生產鑄造過程中容易出現縮孔、砂眼、氣孔和夾渣等問題，價格相對也昂貴，又由于材料本身硬度超強，空心包體應力計的外殼結構又比較復雜，在數控車床上加工不易，因此對加工工藝要求比較高。它是使用電阻應變片作為傳感元件，因此它會因溫度變化而引起測量誤差，致使儀器測量精度低。此外，由于空心包體應力計本身構造復雜和電阻應變片比較小、引線易折斷等特點，這就決定了其制造過程中應變片粘貼、環氧樹脂的澆注等加工工藝的復雜性。因此，應用機械制造、電路理論等學科的相關知識，開發出一種外殼材料價格便宜、加工容易，溫度補償效果好、測量精度高的地應力測試系統，找到一種制造工藝簡單可行的制造方法勢在必行。

【發明內容】

[0003]針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本實用新型之目的就是提供一種基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置，可有效解決溫度變化引起的誤差，外殼結構加工不易，制作工藝復雜的問題，提高測量的精度。
[0004]本實用新型解決的技術方案是，包括外殼結構、電阻應變片、溫度傳感器、PVC塑料管、環氧樹脂。所述的外殼結構是有玻璃鋼材料在數控車床上加工而成的，外殼結構包括殼體(如圖2所示)和栓塞(如圖3所示)兩部分，其中殼體尾部有導線電纜出口 10和螺栓銷釘1、密封圈9，前端有外套圓環13，殼體表面3套有內層PVC塑料管6，內層PVC管子外表面貼有電阻應變片4，電阻應變片4的外面被環氧樹脂7包圍著，電阻應變片4的引線通過電纜線出口 2引出來，殼體的凹槽處有溫度傳感器11，栓塞前端有密封圈9，內腔尾部有定位孔12、前端有膠結劑流出孔8。此外，還有澆注環氧樹脂用的外層PVC塑料管(如圖6所示)，其表面有4個小圓孔。
[0005]本實用新型測量精度高、效果好，能為礦山、鐵道、水利水電、土木建筑及其他大型地下或露天工程的設計和施工提供比較準確可靠的地應力資料，在經濟和有效的前提下，對于推動工程施工中的安全生產具有重大作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的結構圖。
[0007]圖2為本實用新型的殼體圖。
[0008]圖3為本實用新型的栓塞圖。
[0009]圖4為本實用新型的溫度傳感器連接示意圖。
[0010]圖5為本實用新型的內層PVC塑料管。
[0011]圖6為本實用新型的外層PVC塑料管。
[0012]圖7為本實用新型的外套圓環。
[0013]圖8為本實用新型的內腔橫截面。
[0014]圖9為本實用新型的電阻應變片連接不意圖。
[0015]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作以詳細描述。
[0016]如圖1所示，本實用新型包括外殼結構、電阻應變片、溫度傳感器、PVC塑料管、環氧樹脂。
[0017]所述的外殼結構是有玻璃鋼材料在數控車床上加工而成的，外殼結構包括殼體和栓塞兩部分，其中殼體尾部有導線電纜出口 10和螺栓銷釘1、密封圈9，前端有外套圓環13，殼體內表面3套有內層PVC塑料管6，內層PVC管子外表面貼有電阻應變片4，電阻應變片4的外面被環氧樹脂7包圍著，電阻應變片4的引線通過電纜線出口 2引出來，殼體的凹槽處有溫度傳感器11，栓塞前端有密封圈9，內腔尾部有定位孔12、前端有膠結劑流出孔8 ;此外還有澆注環氧樹脂用的外層PVC塑料管，其表面有4個小圓孔。
[0018]所說的溫度傳感器11，所用的是溫度傳感器DS18B20，它有3個管腳，分別為接地端GND、數字信號輸入端DQ、供電電源輸入端VCC，三根電纜引線分別接三個管腳，引出端分別接5v電源、接地、接數字信號輸入口，它由單片機控制的外圍電路顯示模塊。
[0019]所述的外殼結構是由玻璃鋼材料在數控車床上加工而成的，殼體尾部有導線電纜出口 10和螺栓銷釘1、密封圈9，內層PVC管子外表面貼有電阻應變片4，電阻應變片4的外面被環氧樹脂7包圍著，電阻應變片4的引線通過電纜線出口 2引出來，栓塞前端有密封圈9，內腔尾部有定位孔12、前端有膠結劑流出孔8。
[0020]所述的內層PVC塑料管6，它是由聚氯乙烯樹脂制成的管子，內徑為29mm，外徑為32mm,長度為 94mm。
[0021]所述的外套圓環13，它亦是由聚氯乙烯樹脂制成的圓環，內徑為32mm，外徑為36mm,長度為2mm。
[0022]所說的外層PVC塑料管，它也是有聚氯乙烯樹脂制成的圓環，內徑為36mm，外徑為40mm,長度為94mm,外表面有4個直徑3mm的小圓孔。
[0023]由上述可以看出，本實用新型的外殼結構是由玻璃鋼材料在數控車床上按照一定的結構形狀和尺寸加工而成的，包括殼體和栓塞兩部分。外殼結構加工好以后，殼體的外表面上套有內層PVC塑料管6，它是由聚氯乙烯樹脂制成的管子，它的尺寸是內徑為29mm，外徑為32mm，長度為94mm，內層PVC塑料管6表面貼有3組應變花，電阻應變片的連線結構如圖5所示，電阻應變片的外面被厚約2mm的環氧樹脂環繞著，殼體前部有外套圓環13擋著，防止環氧樹脂膠流出，它亦是由聚氯乙烯樹脂制成的圓環，它的尺寸是內徑為32mm，夕卜徑為36mm，長度為2mm，在殼體的凹槽內安置有11溫度傳感器DS18B20，它的3個管腳分別接5v電源，接地，接數字信號輸入口，外部連接有單片機控制的顯示裝置，它的連線示意如圖4所示，殼體凹槽內有16個直徑1_的小孔2，電阻應變片的13根引線和溫度傳感器的3根引線可通過小孔2引出，栓塞前端和殼體尾部安有密封圈9，可以防止使用過程中膠結劑的流出和水分進入儀器內，栓塞尾部和殼體前端有直徑2_小孔8，可以準確定位殼體和栓塞的位置關系。所用的外層PVC塑料管，它也是有聚氯乙烯樹脂制成的空心圓環，內徑為36mm,外徑為40mm,長度為94mm,外表面有4個直徑3mm的小圓孔，如圖6所不，是為了快速、精確地向腔體內注入環氧樹脂，提高了加工的加工工藝。
[0024]本實用新型裝置結構新穎、外觀獨特，是在傳統空心包體應力計的基礎上，進一步發展而來的基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置，它的溫度補償效果好、精度高，同時它的外殼材料玻璃鋼價格便宜、加工容易，粘貼電阻應變片、澆注環氧樹脂的加工工藝比較簡單、方便，可以比較精確的測量地應力，防止工程施工中由于原巖應力而引起的安全事故。
[0025]本實用新型為了達到使用效果，在制作時，外殼材料要用玻璃鋼材料在數控車床上加工而成，原因是鋁合金材料本身硬度超強，又外殼結構比較復雜，在數控車床上加工工序比較復雜，而且鋁合金材料在生產鑄造過程中容易出現縮孔、沙眼、氣孔和夾渣等缺陷，加上鋁合金材料本身比較昂貴，而玻璃鋼材料屬于有機物質，硬度比較強、可以承受巖石受壓，在數控車床上加工方便、對刀具要求不高，價格相對鋁合金要便宜，所以外殼材料采用玻璃鋼是更加合理的。電阻應變片應貼在內層PVC塑料管子6的外表面，是因為PVC材料它是由聚氯乙烯樹脂合成的，它的彈塑性比較好，適合電阻應變片的工作環境，使得靈敏度比較好，再粘貼之前一定要用酒精清洗內層PVC塑料管的外表面，使其清潔、干凈，貼好應變片后，為了防止其被氧化，也應該在其外表面涂上一層石蠟。使用外層PVC塑料管子，其套在內層PVC塑料管子6的外面，它的外表面上有四個小孔，通過小孔可以用針管簡單、方便、快速地向其腔體內部澆注環氧樹脂，為了澆注均勻，應適當的轉動管子，同時內層PVC塑料管子6的前端套有一個圓環，可以防止環氧樹脂的流出。為了防止使用過程中膠結劑的流出和水分進入到內部，在栓塞前部和殼體尾部必須裝上密封圈。為了固定電纜引線，殼體尾部必須擰上螺栓銷釘。
[0026]本實用新型型的制作步驟是:(I)在數控車床上，用玻璃鋼棒材料加工成外殼(2)在殼體的外表面套上內層PVC塑料管子6，用酒精清洗后貼上電阻應變片，在應變片外表面涂上一層石蠟(3)在殼體的凹槽內裝上溫度傳感器DS18B20，將引線引出，引線連接有單片機控制的顯示裝置(4)將溫度傳感器的引線按照圖2連接起來，將電阻應變片的引線，按照圖7連接起來(5 )在內層PVC塑料管6的外表面套上外層PVC塑料管，并在前端套上外套圓環13 (6)用針管通過外層PVC塑料管的小孔向內腔中注入環氧樹脂，并不停地轉動管子，待到環氧樹脂固化后，取出外層PVC塑料管即可(7)在殼體尾部裝上螺栓銷釘，在殼體尾部和栓塞前端凹槽內裝上密封圈。
[0027]本實用新型型的工作原理是:本實用新型型的目的是基于應力解除方法來測量原巖應力，指導工程中安全生產。本實用新型利用電阻應變片作為敏感元件，通過把感受到的力轉換為電阻的變化顯示出來，包括3組電阻應變花，每組應變花有四支應變片組成，相互間隔45度排列，連接線路如圖9所示。它使用的是惠斯通電橋的原理，電阻應變片作為四分之一橋臂，每次只有一個電阻應變片作為工作片，電橋的另外四分之三橋臂的電阻均采用超低溫度系數的電阻，它們隨溫度的改變電阻的變化非常小，對測量結果幾乎沒有影響。這樣原巖應力的量值可以通過電阻應變片反映出來，但與此同時，由溫度的變化也會引起電阻應變片阻值的變化。因此，本實用新型在殼體的凹槽內安裝有溫度傳感器DS18B20，它是一種數字式的溫度傳感器，能實時監測周圍環境溫度的變化，可以直接讀取溫度示數。溫度傳感器DS18B20有3個管腳，接地端GND、接電源VCC、數字信號輸入端DQ，這3個管腳分別有電纜線引出，外部連接有自行開發設計的單片機控制的顯示部分，電路圖接法如圖4所示。這樣每記錄一個電阻應變片的應變值，同時也記錄下溫度傳感器DS18B20的讀數。待到結果記錄完以后，取出巖芯，把巖芯放入變溫箱中，調節變溫箱的溫度值，巖芯周圍的溫度會發生變化，同時電阻應變片會因為溫度的變化，應變值也相應的變化，這樣由溫度的變化引起的應變值的變化便可求出，最終通過標定可以得到準確的電阻應變片的應變值。
[0028]本實用新型的工作過程是:按照正確的制作步驟完成本實用新型型以后，就要按照正確的方法來使用本實用新型型測量地應力，方法如下。
[0029](I)按照選取地應力測試點的要求選好測試點以后，使用配有鉆桿的地質鉆機和特制的取心套筒及鉆頭，在所測巷道壁上打直徑為130_的水平鉆孔，至巷道跨度的3 - 5倍深處，以保證應變計安裝位置位于原巖應力區。鉆孔上傾3度到5度，以便冷水流出并易于清洗鉆孔。
[0030](2)用平鉆頭將孔底磨平，并用錐形鉆頭打出喇叭口，然后從孔底打直徑為36mm的同心小孔，小孔深35 - 40cm，小孔打好后，用水沖洗干凈，再用酒精擦洗。
[0031](3)然后開始安裝本實用新型型。用粘結劑注入本實用新型型的內腔內，固定好栓塞塞，用帶有定向器的安裝桿將本實用新型型送入小孔中預定位置，推斷固定銷，將粘結劑從應力計內腔擠出進入應力計與小孔之間的間隔中，等到粘結劑固化后，記下應力計的偏角以及鉆孔的方位和傾角。
[0032](4)待到膠結劑固化以后，開始進行應力解除試驗。用鉆機開始進行套心，每進尺3cm記錄一下儀器的讀數，同時記錄下溫度傳感器DS18B20的溫度值，等到進尺之后儀器讀數不再變化時，停止進尺，取出巖芯。
[0033](5)將取出的巖芯放進變溫箱中，調節變溫箱的溫度值，記錄電阻應變片由溫度變化引起的應變值的變化，這樣通過標定就可得到由溫度引起的應變值的改變量，將此改變量和先前應力解除時記錄的應變值作對比，即可得到準確的應變值。將應變值帶入數據計算軟件進行計算，就可得到準確的地應力。
【權利要求】
1.一種基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置，包括外殼結構、電阻應變片、溫度傳感器、PVC塑料管、環氧樹脂；所述的外殼結構是有玻璃鋼材料在數控車床上加工而成的，外殼結構包括殼體和栓塞兩部分，其中殼體尾部有導線電纜出口( 10 )和螺栓銷釘(I)、密封圈(9 )，前端有外套圓環(13 )，殼體內表面3套有內層PVC塑料管(6 )，內層PVC管子外表面貼有電阻應變片(4)，電阻應變片(4)的外面被環氧樹脂(7)包圍著，電阻應變片(4)的引線通過電纜線出口(2)引出來，殼體的凹槽處有溫度傳感器(11)，栓塞前端有密封圈(9)，內腔尾部有定位孔(12)、前端有膠結劑流出孔(8);此外還有澆注環氧樹脂用的外層PVC塑料管，其表面有4個小圓孔。
2.根據權利要求1所述的基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置，其特征在于，所說的溫度傳感器(11 )，所用的是溫度傳感器DS18B20，它有3個管腳，分別為接地端GND、數字信號輸入端DQ、供電電源輸入端VCC，三根電纜引線分別接三個管腳，引出端分別接5v電源、接地、接數字信號輸入口，它由單片機控制的外圍電路顯示模塊。
3.根據權利要求1所述的基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置，其特征在于，所述的外殼結構是由玻璃鋼材料在數控車床上加工而成的，殼體尾部有導線電纜出口(10)和螺栓銷釘(I)、密封圈(9)，內層PVC管子外表面貼有電阻應變片(4)，電阻應變片4的外面被環氧樹脂7包圍著，電阻應變片(4)的引線通過電纜線出口(2)引出來，栓塞前端有密封圈(9 )，內腔尾部有定位孔(12 )、前端有膠結劑流出孔(8 )。
4.根據權利要求3所述的基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置，其特征在于，所述的內層PVC塑料管(6)，它是由聚氯乙烯樹脂制成的管子，內徑為29mm，外徑為32mm,長度為 94mm。
5.根據權利要求3所述的基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置，其特征在于，所述的外套圓環13，它亦是由聚氯乙烯樹脂制成的圓環，內徑為32mm，外徑為36mm，長度為2mm。
6.根據權利要求3所述的基于溫度傳感器的空心包體應力計的試驗裝置，其特征在于，所說的外層PVC塑料管，它也是有聚氯乙烯樹脂制成的圓環，內徑為36mm，外徑為40mm，長度為94mm,外表面有4個直徑3mm的小圓孔。
【文檔編號】G01L1/22GK203534737SQ201320397151
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年7月5日 優先權日:2013年7月5日
【發明者】劉少偉, 樊克松, 張榮花 申請人:河南理工大學