[发明专利]一种基于微电容检测的围岩应变检测装置及方法

摘要

本发明针对目前钻孔测量围岩应力传感器与钻孔耦合度不够、测量方向单一等问题，提供一种快速、准确的围岩应变检测装置及方法。该方法利用传感器与钻孔围岩进行良好耦合，能够对围岩应变进行实时测量，同时测量三维应变情况。这种测试方法的优点是安装及操作简单、便捷，测量准确，能够实时监控。

主权项

一种基于微电容检测的围岩应变检测装置，该装置包括应变传感器、电容检测模块、数据处理模块，其中：应变传感器包括上极板、载体、中间介质、下极板；下极板与上极板正对且面积相等，上极板是一个整体，下极板分成n部分；上、下极板用螺丝固定在载体上，与圆柱形载体完全贴合；载体为中空的圆柱形，由具有较好弹性的及具有良好抗压性的材料构成；中间介质由压力泵注入应变传感器，其中，中间介质具有较大的相对介电常数；上极板、载体、中间介质、下极板构成n个平行板电容器；电容检测模块，包括电容检测芯片及外围电路,用于检测并计算平行板电容器的电容值，并发送给数据处理模块；其中，平行板电容器的电容值计算公式为C=ϵSd,]]>其中，ε是电容极板间介质的介电常数；d代表两平行极板间距离；S代表两平行极板正对面积；从公式可以看出，平行板电容器的输出电容与极板间距成反比，与极板间正对面积成正比；数据处理模块，用于根据电容值反馈围岩应变情况；其中，反馈围岩应变情况的具体过程为：对上极板与下极板组成的n个平行板电容器进行组合，测量其组合电容变化值，得出多个电容与位移、正对面积的方程，通过求解方程组得出上极板的三维坐标，从而得出三维应变情况。