[发明专利]一种感知孔内压力分布状态的压杆

说明书

本发明公开了一种感知孔内压力分布状态的压杆，包括多个可相互连接且可伸入与取出钻孔的中心压杆；柔性薄膜压力传感器，呈环形状并紧贴附着在中心压杆的外表面上，用于测量钻孔内壁所受压力大小与压力分布状态；电源模块，用于为各用电模块提供电量；数据收集模块，用于实时收集所述柔性薄膜压力传感器的压力测量结果，并将结果储存，通过WIFI通讯模块传输给计算机。本发明使用柔性薄膜压力传感器能够同时测量钻孔内不同位置、不同方向的压力状态，经过计算机信号处理，通过显示器可直接输出钻孔内三维应力分布云图，硬质保护壳与柔性橡胶层配合使用，避免潮湿、粉尘影响传感器测量精度，提供良好工作环境，提高传感器使用寿命，降低生产成本。

技术领域

本发明属于煤矿应力监测的技术领域，尤其涉及一种感知孔内压力分布状态的压杆。

背景技术

目前，煤矿开采会引起地层应力的重新分布，新的应力分布对巷道稳定性产生重要影响，地层应力高度集中易发生冲击地压。准确监测地层应力状态对钻孔卸压与保护巷道稳定有重要意义。现在对地层应力的检测多采用先钻孔，再使用传感器检测孔内应力状态，传感器多为单点检测，如果需要检测孔内不同点与不同方向应力状态，需要调整传感器深度与传感器角度，操作复杂且不能直观显示钻孔内压力分布状态；柔性薄膜压力传感器可有效测量压力分布状态，钻孔内环境恶劣，潮湿粉尘会影响传感器的测量精度，与孔壁摩擦会对传感器造成损伤，严重影响压力检测效率，增加生产成本。

因此，有必要设计一种感知孔内压力分布状态的压杆，以解决上述问题。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种感知孔内压力分布状态的压杆，能够检测孔内压力分布状态并得到三维应力分布云图，结构简单，工作可靠，有效提高孔内压力测量效率与测量精度。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种感知孔内压力分布状态的压杆，包括：

多个可相互连接且可伸入与取出钻孔的中心压杆；

柔性薄膜压力传感器，呈环形状并紧贴附着在所述中心压杆的外表面上，用于测量钻孔内壁所受压力大小与压力分布状态；

电源模块，放置在所述中心压杆的内部空间，用于为各用电模块提供电量；

数据收集模块，放置在所述中心压杆的内部空间，用于实时收集所述柔性薄膜压力传感器的压力测量结果，并将结果储存，通过WIFI通讯模块传输给计算机。

可选的，所述柔性薄膜压力传感器由多个压力敏感单元阵列排布而成。

进一步的，所述柔性薄膜压力传感器外覆盖有软质橡胶层，所述柔性薄膜压力传感器连同中心压杆外侧使用该软质橡胶层进行包裹，形成密闭空间。所述橡胶层外侧包裹有柔性钢丝网，所述柔性钢丝网的一部分埋藏在所述软质橡胶层中，柔性钢丝网的另一部分裸露在空气中。

可选的，所述柔性钢丝网外套有可抽取硬质保护壳，用于保护压杆伸入与取出钻孔过程中软质橡胶层不被孔壁磨损。

进一步的，所述中心压杆表面存在一定数量的通孔，用于连通数据传输导线，实现柔性薄膜压力传感器与数据收集模块的连接。

可选的，所述中心压杆的一端为实心，其另一端为盲孔，该盲孔端带有用于中心压杆之间的连接的内螺纹。

由上，本发明的感知孔内压力分布状态的压杆使用柔性薄膜压力传感器来检测孔内压力分布状态，将钻孔内压力测量点由单点变成均布多点，对测量数据处理得到孔内压力分布状态的三维应力云图。为保护柔性薄膜压力传感器不受潮湿、粉尘的影响，采用软质橡胶层对薄膜压力传感器进行密封，为保护柔性薄膜压力传感器进出钻孔过程不被孔壁划损，采用可抽取硬质保护壳进行保护。