專利名稱：一種井壁變形傳感器及其測試方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變形傳感器及其測試方法，特別是適用于井壁變形測試的傳感器及其測試方法，也適用于其他類似混凝土結構的變形測試。
背景技術：
大規(guī)模井壁破裂災害嚴重影響到礦井的正常運行與生產，而井壁正常運行時的變形監(jiān)測是獲得井壁健康狀況及破裂征兆的有效手段。目前用于井壁變形測試的傳感器常使用混凝土應變計，主要包括振弦式和差動電阻式兩種。這種應變計使用時，分別在井壁中沿豎向和橫向各布設一個，從而實現(xiàn)對井壁豎向和橫向變形的測試工作。在埋設時，必須保證在井壁上開設長方形槽，且大小要滿足這種應變計的尺寸，而安裝時要保證這種應變計的角度是較困難的。如今出現(xiàn)的光纖傳感器，也有用于井壁變形測試報道，但它價格太過昂貴。為此，研究一種安裝方便、成本較低的新型井壁變形測試傳感器及其測試方法是必要的。

發(fā)明內容
技術問題發(fā)明的目的是克服已有技術中存在的問題，提供一種結構簡單、成本低、安裝方便、可靠性強的井壁變形傳感器及其測試方法。技術方案本發(fā)明的井壁變形傳感器，包括鋼管、對稱設在鋼管內的T形固定架，T 形固定架的中部設有由導電橡膠復合材料制作而成的敏感元件，敏感元件上設有經銅片電極與電阻測試儀相連的數(shù)據(jù)導線。本發(fā)明的井壁變形測試方法包括以下步驟
a.首先在測試井壁的一個層面上至少鉆一個孔，鉆孔的直徑與井壁變形傳感器的鋼管的外徑吻合；
b.根據(jù)所需測試要求選擇T形固定架的安裝角度，將井壁變形傳感器安裝在鉆孔內， 用水泥砂漿充填井壁變形傳感器的鋼管與孔洞之間的空隙；
c.將數(shù)據(jù)導線與信號采集器相連接，隨著井壁的承壓變化，通過采集設在T形固定架內的敏感元件的電阻值，即可實現(xiàn)對井壁不同方向的應變測試。有益效果本發(fā)明能夠實現(xiàn)井壁結構不同方向應變的測試。采用成本較低的碳纖維/炭黑橡膠復合材料制作敏感元件，傳感器外圈的鋼管與井壁同步變形并帶動連接桿作用于敏感元件，經敏感元件的電阻值發(fā)生變化，通過數(shù)據(jù)連接線采集電阻值，實現(xiàn)井壁變形的測試。本傳感器在安裝時，可以控制其角度，實現(xiàn)對井壁不同方向應變的測試。相應于現(xiàn)有的井壁變形測試用的傳感器，具有結構簡單、成本低、安裝方便的特點。


圖1是本發(fā)明的井壁變形傳感器示意圖。圖中1 一鋼管；2 - T形固定架；3 —敏感元件；4 一數(shù)據(jù)導線。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明一個實施例作進一步的描述
本發(fā)明的井壁變形傳感器主要由鋼管1、T形固定架2、敏感元件3及數(shù)據(jù)導線4構成。 T形固定架2對稱設在鋼管1內，鋼管1與T形固定架2之間剛性連接，T形固定架2由如硬質塑料、金屬剛性材料制作而成；T形固定架2的中部設有敏感元件3，敏感元件3由碳纖維/炭黑橡膠復合材料制作而成，敏感元件3上設有經銅片電極與電阻測試儀相連的數(shù)據(jù)導線4，數(shù)據(jù)連接線4由普通導線制作而成，實現(xiàn)敏感元件電阻數(shù)據(jù)的測試傳輸。
本發(fā)明的井壁變形測試方法以測試井壁豎向變形為例，首先在測試井壁的一個層面上至少鉆一個孔，根據(jù)需要可鉆1 4個孔，鉆孔的直徑與井壁變形傳感器的鋼管1的外徑吻合；將井壁變形傳感器埋設于井壁鉆孔內，并使井壁變形傳感器中的T形固定架2的方向垂直向上，用水泥砂漿充填井壁變形傳感器的鋼管1與孔洞之間的空隙；將數(shù)據(jù)導線4 與信號采集器相連接，隨著井壁的承壓變化，通過設在T形固定架2內的敏感元件3將井壁壓力變化信號傳出，實現(xiàn)井壁變形的實時監(jiān)測。根據(jù)測試的需要，通過控制其安裝的角度實現(xiàn)對井壁不同方向的應變測試。
權利要求
1.一種井壁變形傳感器，其特征在于它包括鋼管(1)、對稱設在鋼管(1)內的T形固定架(2)，T形固定架(2)的中部設有由導電橡膠復合材料制作而成的敏感元件(3)，敏感元件(3)上設有經銅片電極與電阻測試儀相連的數(shù)據(jù)導線(4)。
2.一種如權利要求1所述傳感器的井壁變形測試方法，其特征在于包括以下步驟a.首先在測試井壁的一個層面上至少鉆一個孔，鉆孔的直徑與井壁變形傳感器的鋼管 (1)的外徑吻合；b.根據(jù)所需測試要求選擇T形固定架(2)的安裝角度，將井壁變形傳感器安裝在鉆孔內，用水泥砂漿充填井壁變形傳感器的鋼管(1)與孔洞之間的空隙；c.將數(shù)據(jù)導線(4)與信號采集器相連接，隨著井壁的承壓變化，通過采集設在T形固定架(2)內的敏感元件(3)的電阻值，即可實現(xiàn)對井壁不同方向的應變測試。
全文摘要
一種井壁變形傳感器及其測試方法，傳感器主要包括鋼管、設在鋼管內的T形固定架，T形固定架的中部設有敏感元件，敏感元件上設有與電阻測試儀相連的數(shù)據(jù)導線。利用壓阻特性測試井壁應變大小，經敏感元件的電阻值發(fā)生變化，通過數(shù)據(jù)連接線采集電阻值，實現(xiàn)井壁變形的測試?？赏ㄟ^調整其安裝角度測試井壁不同方向的變形。其結構簡單、安裝方便，成本低、可靠性強。
文檔編號G01B7/16GK102183202SQ20111007962
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權日2011年3月31日
發(fā)明者況聯(lián)飛, 周國慶, 廖波, 梁恒昌, 趙光思, 陳國舟 申請人:中國礦業(yè)大學