矿用本安型锚杆应力传感器测量精准
发布时间 2025-06-04 16:11:47
产品描述
锚杆应力传感器功能解析
一、产品定义与核心功能
锚杆应力传感器是一种用于实时监测锚杆（索）轴向应力、剪切力及围岩变形等多参数变化的设备，广泛应用于煤矿巷道、隧道工程、边坡治理等领域。其核心功能包括：
- 实时监测：连续测量锚杆受力状态，评估支护结构稳定性。
- 安全预警：通过数据分析提前发现支护失效风险，预防冒顶、塌方等事故。
- 工程优化：为锚杆参数设计（如长度、直径、预紧力）提供数据支持。
二、技术特点与优势
- 高精度测量：
- 采用振弦式、电阻应变式或光纤光栅式传感器，精度可达0.5%FS，分辨率0.1kN。
- 光纤光栅传感器耐腐蚀，适用于高湿度环境。
- 多点同步监测：
- 单台设备可连接4-8个传感器节点，覆盖巷道顶板、两帮及底板。
- 同步采样频率高达100Hz，捕捉动态应力变化。
- 智能化功能：
- 自动温度补偿（-30℃~80℃），消除环境影响。
- 内置存储芯片，可记录3个月历史数据。
- 支持无线传输（LoRa/ZigBee/NB-IoT），实现远程实时监测与预警。
- 防爆与防护：
- 本质安全型设计（Ex ib I Mb），适用于煤矿井下。
- IP68防护等级，耐水压30米，防尘防水。
三、结构组成与工作原理
- 结构组成：
- 传感器单元：振弦式/光纤光栅传感器，测量锚杆受力。
- 数据采集模块：集成信号调理、AD转换、无线传输。
- 电源模块：锂电池供电，续航≥2年，支持太阳能充电。
- 外壳：40Cr合金钢/316不锈钢，抗冲击强度≥50MPa。
- 工作原理：
- 振弦式：锚杆受力导致钢弦振动频率变化，通过频率换算应力值。
- 光纤光栅：锚杆应变引起光栅波长偏移，通过解调仪转换为应力值。
四、关键技术参数
| 参数类别 | 典型值 | 说明 |
|---|---|---|
| 量程 | 0-500kN（轴力），0-50mm（位移） | 覆盖常规锚杆设计荷载 |
| 精度 | 0.5%FS（振弦式），1pm（光纤光栅） | 光纤光栅精度更高 |
| 分辨率 | 0.1kN（轴力），0.01mm（位移） | 取决于传感器类型 |
| 采样频率 | 1Hz-100Hz（可调） | 动态监测需高频采样 |
| 通讯距离 | 无线：500米（LoRa），有线：128台组网 | 满足中大型矿山监测需求 |
五、安装与使用方法
- 安装步骤：
- 钻孔：按设计要求钻孔，孔径匹配传感器尺寸。
- 安装传感器：将传感器与锚杆连接，确保轴向对齐。
- 固定与密封：使用膨胀螺栓固定，涂抹聚氨酯密封胶。
- 连接采集系统：有线型号连接数显仪表，无线型号配置基站。
- 数据采集：
- 实时显示：数显仪表或上位机软件显示当前应力值。
- 历史查询：支持数据存储与导出，分析锚杆受力趋势。
- 维护与保养：
- 日常检查：每周清理煤尘，检查电缆是否破损。
- 定期校准：每6个月使用标准压力源校准。
- 故障处理：数据异常时检查传感器连接，排除电磁干扰。
六、应用场景与案例
- 应用场景：
- 煤矿巷道：监测顶板、两帮锚杆受力，评估支护效果。
- 隧道工程：检测初期支护锚杆应力，预防塌方。
- 边坡治理：测量预应力锚杆受力，评估加固效果。
- 典型案例：
- 山西某煤矿：安装多点传感器后，提前3天预警顶板离层，避免冒顶事故。
- 云南某隧道：通过应力分布分析，优化锚杆参数，节省支护成本20%。
七、市场主流产品与选型建议
- 主流型号：
- MCZ-500：振弦式，量程0-500kN，精度0.5%FS，无线传输。
- FOS-2000：光纤光栅，量程0-2000kN，精度1pm，抗电磁干扰。
- HY-600：液压式，量程0-600kN，精度1.0%FS，直读式压力表。
- 选型建议：
- 精度优先：长期监测选振弦式或光纤光栅，短期施工选液压式。
- 通讯需求：远程监测选无线型号，有线组网选RS485。
- 环境适配：寒区工程选低温补偿型号，核电站选哈氏合金材质。
八、总结
锚杆应力传感器通过精准监测锚杆受力及围岩变形，为煤矿安全生产提供关键数据支持。用户需结合工程需求、环境条件及预算，综合选型以确保监测效果与设备可靠性。通过规范操作与定期维护，可延长设备使用寿命，提升矿山安全监测水平。
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