[发明专利]一种井壁变形传感器及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变形传感器及其测试方法，特别是适用于井壁变形测试的传感器及其测试方法，也适用于其他类似混凝土结构的变形测试。

背景技术

大规模井壁破裂灾害严重影响到矿井的正常运行与生产，而井壁正常运行时的变形监测是获得井壁健康状况及破裂征兆的有效手段。目前用于井壁变形测试的传感器常使用混凝土应变计，主要包括振弦式和差动电阻式两种。这种应变计使用时，分别在井壁中沿竖向和横向各布设一个，从而实现对井壁竖向和横向变形的测试工作。在埋设时，必须保证在井壁上开设长方形槽，且大小要满足这种应变计的尺寸，而安装时要保证这种应变计的角度是较困难的。如今出现的光纤传感器，也有用于井壁变形测试报道，但它价格太过昂贵。为此，研究一种安装方便、成本较低的新型井壁变形测试传感器及其测试方法是必要的。

发明内容

技术问题：发明的目的是克服已有技术中存在的问题，提供一种结构简单、成本低、安装方便、可靠性强的井壁变形传感器及其测试方法。

技术方案：本发明的井壁变形传感器，包括钢管、对称设在钢管内的T形固定架，T形固定架的中部设有由导电橡胶复合材料制作而成的敏感元件，敏感元件上设有经铜片电极与电阻测试仪相连的数据导线。

本发明的井壁变形测试方法包括以下步骤：

a．首先在测试井壁的一个层面上至少钻一个孔，钻孔的直径与井壁变形传感器的钢管的外径吻合；

b．根据所需测试要求选择T形固定架的安装角度，将井壁变形传感器安装在钻孔内，用水泥砂浆充填井壁变形传感器的钢管与孔洞之间的空隙；

c．将数据导线与信号采集器相连接，随着井壁的承压变化，通过采集设在T形固定架内的敏感元件的电阻值，即可实现对井壁不同方向的应变测试。

有益效果：本发明能够实现井壁结构不同方向应变的测试。采用成本较低的碳纤维/炭黑橡胶复合材料制作敏感元件，传感器外圈的钢管与井壁同步变形并带动连接杆作用于敏感元件，经敏感元件的电阻值发生变化，通过数据连接线采集电阻值，实现井壁变形的测试。本传感器在安装时，可以控制其角度，实现对井壁不同方向应变的测试。相应于现有的井壁变形测试用的传感器，具有结构简单、成本低、安装方便的特点。

附图说明：

图1是本发明的井壁变形传感器示意图。

图中：1－钢管；2－T形固定架；3－敏感元件；4－数据导线。

具体实施方式：

下面将结合附图对本发明一个实施例作进一步的描述：

本发明的井壁变形传感器主要由钢管1、T形固定架2、敏感元件3及数据导线4构成。T形固定架2对称设在钢管1内，钢管1与T形固定架2之间刚性连接，T形固定架2由如硬质塑料、金属刚性材料制作而成；T形固定架2的中部设有敏感元件3，敏感元件3由碳纤维/炭黑橡胶复合材料制作而成，敏感元件3上设有经铜片电极与电阻测试仪相连的数据导线4，数据连接线4由普通导线制作而成，实现敏感元件电阻数据的测试传输。

本发明的井壁变形测试方法：以测试井壁竖向变形为例，首先在测试井壁的一个层面上至少钻一个孔，根据需要可钻1～4个孔，钻孔的直径与井壁变形传感器的钢管1的外径吻合；将井壁变形传感器埋设于井壁钻孔内，并使井壁变形传感器中的T形固定架2的方向垂直向上，用水泥砂浆充填井壁变形传感器的钢管1与孔洞之间的空隙；将数据导线4与信号采集器相连接，随着井壁的承压变化，通过设在T形固定架2内的敏感元件3将井壁压力变化信号传出，实现井壁变形的实时监测。根据测试的需要，通过控制其安装的角度实现对井壁不同方向的应变测试。