专利名称：矿压测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种长度计量和流体压力测量的仪器，具体地说，它是一种对煤矿综采工作面上支掩式液压支架的活柱下缩量和液压缸中的流体压力进行测量和记录的仪器。
煤矿矿压的测量通常分为井下矿压测量与记录和井上数据处理两个步骤。对采用支掩式液压支架的井下矿压测量主要是测量支架活柱的下缩量和支架液压缸中的流体压力。巳有的支掩式液压支架的矿压测量仪通常是采用机械方式测量和记录被测值的，如煤矿科学研究院北京开采所设计的YSZ－1型液压支架压力下缩自记仪，它由机械式下缩位移传感器、机械式压力传感器、下缩记录机构，压力记录机构和鼓形自记钟等组成；其中下缩传感记录部分由一个与支架活柱固接在一起的测量活杆、活杆的制动器、活杆的复位弹簧，和设在制动器上的记录笔等组成，测量时，制动器闸住测量活杆，当支架活柱下缩时，带动测量活杆向下移动，同时，闸住测量活杆的制动器也随之下移，使设在制动器上的记录笔在圆形记录纸上记录下被测量，其圆形记录纸是由鼓形自记钟带动旋转的。上述下缩传感记录部分从原理上可以行得通，但在实际测量中却存在着问题，由于支架活柱不仅仅是上下移动，经常是在上下移动的同时伴随旋转运动。而上述机械位移传感器与活柱之间又只能是固接的关系，因此，它不能适应这种旋转式上下移动，在实际测量中，测量活杆常常发生卡死现象，使得下缩记录部分不能正常工作。压力传感记录部分也是通过压力传感器中的测量标杆随压力变化的移动带动一个四连杆放大机构，使联接在四连杆机构上的记录笔作相应的移动。记录笔在圆形记录纸上记录下压力值曲线。通过上述下缩记录和压力记录部分的工作原理可以看出。它们的记录方式较为原始，且限制了仪器连续工作的时间只能在24小时之内，为使仪器连续工作；每天要下井给仪器换纸，灌墨水，上发条，使得井下的数据采集工作非常烦索，下井频繁，同时，由于仪器井下记录方式的落后，也使得井上的数据分析与处理烦索和落后，通常是人工进行整理，费工费时。再者，在井下采煤机通过工作面时下缩量和压力的变化是非常重要数据，巳有的仪器不能标示这一点。
本实用新型的目的是为了克服巳有技术的缺点提供一种采用电测方法进行下缩量和压力测量并用微机系统进行数据存储的矿压测量仪。
本实用新型的解决方案如下它具有一个密闭的外壳体，在外壳体下半部的外表壁上固接了支架柱体的紧固圈。外壳体通过该紧固圈安装在支架活柱与支架柱体的结合部位。在外壳体内的上半部安装了一个位移传感器。该位移传感器具有一个转轴，转轴的一端固接一个滚轮，滚轮的一段弧长凸出外壳体并与支架活柱紧贴，转轴的另一端固接光栅转盘，在光栅转盘的正反两侧设有发光二极管发射器和光敏接收器，在外壳体中某个部位安装一个固态压阻压力传感器。该传感器通过高压接头和软管与支架液压缸下腔相接。在外壳体壁上某一部位可设一个声频窗口，一个声频传感器安装在该窗口处。在外壳体内还安放着一个对上述各传感器输出的电信号进行处理的信号处理器和一个可携式微机数据存储器。信号处理器与可携式微机数据存储器之间通过电插头实现电连接。在可携式微机数据存储器内包括一个可充电式的工作电源。当支架活柱下缩时。活柱带动滚轮转动，滚轮通过转轴带动光栅转动，光敏接收器将光的明暗变化转变成电脉冲信号。经过信号处理后送入微机进行脉冲计数和数据存储；当压力变化时。压力传感器将压力变化转变为电信号。该信号经过信号处理后输出随压力线性变化的电压信号。送给微机进行模数转换和数据存储。当采煤机通过支架时，声频传感器将声音信号转变为电信号。该信号经过信号处理后输出一个阶跃信号。作为噪声的标志信号送入微机进行存储。
通过上述位移传感器的结构可以看出，与支架活柱接触的滚轮完全可以适应支架活柱旋转式的上下移动。不会出现卡死现象，同时由于该仪采用了微机系统进行数据处理和数据存储，使得仪器操作的现代化程度提高。工作人员下井进行数据收集时，只需将可携式微机数据采集器取下。换上新的微机数据采集器，仪器便可继续工作，仪器通过降低功耗的设计后，可延长连续工作时间36小时，可2～3天下井一次，减少了下井次数。同时，使井上的数据处理现代化。只需将微机数据采集器和计算机连机后，便可用计算机进行数据分析和数据处理。
下面根据附图详细说明。
图1，本实用新型的整体结构图图2，图1的左视图图3，图1中位移传感器的A－A剖面图图4，位移传感器及其信号处理电原理图图5，压力传感器、噪声传感器及其信号处理电原理图图6，微机数据采集器电原理图图7，位移传感器弹性接触结构的示意图图8，图4中控制信号时序图参见图1，所述的外壳体的下半部可以是一个柜子形状的壳体8，其外部固接两个拥抱支架柱体10的紧固圈7，内部安放所述的信号处理器2和可携式微机数据采集器1；外壳体的上半部可以和下半部分开。通过滑动结构联接，用来适用不同型号支架柱体与活柱之间的台阶，图中，3为位移传感器的滚轮，9为支架活柱，11是声频窗口，12为压力传感器安装的位置。参见图2，4为压力传感器，5为快速高压接头，6为声频传感器，13为软管。
参见图3，所述位移传感器的转轴15安装在转轴基座14上，转轴的一端是滚轮3，所述光栅采用刻痕间隔相等的明暗相间的条纹，可以采用一个光栅转盘。也可以采用一对光栅付，本例采用后者，具体结构是转轴的另一端通过动光栅座16安装一个光栅19，在光栅19的左侧通过定光栅座17安装光栅18，在定光栅座17上还设有发光二极管的安装凹槽。在光栅19的右侧对应安装光敏接收器20。图中，21是传感器的罩子，22是外壳体。
参见图7，为使位移传感器的滚轮3更好地接触活柱9。在它的外罩24底部设有一个滑槽结构23，在外罩后部设有一个弹簧结构25。
参见图4，位移传感器的信号处理器需要给出活柱下缩和上升的区别信号及代表下缩量的计数脉冲；图中四个发光二极管LED安装在上述定光栅座的凹槽中，四个光敏接收管对应安装在上述光敏接收器上，由运算放大器30和光敏接收管31、32接成接收放大整形电路，并从输出端输出一路方波信号A，如图8所示，A信号经过反相器33的反相后再进行积分处理，通过与门34与原来的A信号进行逻辑“与”从C点得出A信号的正跳边脉冲信号C，A信号经过上述同样的处理从D点得出A信号的负跳边脉冲信号D；由运算放大器36和光敏接收管37、38接成与A路信号相同的接收放大整形电路。并输出另一路方波信号B，信号B是与非门39、40的开门控制信号。调整后两个发光二极管相对于前两个发光二极管的位置，使A、B两路方波信号的相位相差 (π)/2 左右。并使活柱下缩时信号B的相位超前于信号A (π)/2 如图8所示。这时信号C通过与非门39输出它的反相信号E。而D信号被阻断。与非门40输出高电平，则RS触发器42输出高电平，作为开始对下缩量计数脉冲进行计数的标志点信号。同时，计数脉冲E通过门41输出；当活柱上升时，信号B的相位落后于信号A (π)/2 。参见图8中信号B′。这时，C信号被阻断。E点输出低电平。同时，D信号通过与非门40输出它的相反信号F′，则RS触发器的输出端置零，门41的输出端置“1”。为了防爆。该电路的电源开关采用干簧管门开关42，安装在柜门上。门开时，自动断电。
参见图5，运算放大器50接成一个差动放大器。压力传感器51将压力变化转变为随压力线性增长的电压信号。该信号送给差动放大器进行放大，通过电位器52调整放大量。使输出的电压适合于A／D转换器的电压幅度；由噪声传感器53采集的噪声信号通过电容54的耦合送给由运放55接成的比例放大器放大。经检波器56的检波和滤波器57的滤波输出随噪声强度线性增长的直流电压信号。经过一个RC抗干扰延迟电路后送给门限比较器58。当采煤机通过时，比较器输出一个阶跃信号送给微机。图中59是电源电路。其中为了防爆，电源开关可以采用干簧管门开关60。
参见图6。微机61按存储器62存储的程序有序地工作。压力信号由A／D转换器63换成数字信号。下缩测量信号由微机61读入，在微机的控制下，把时间信号，噪声信号，压力信号，长度信号存储于RAM64中。工作结束后，由串行通知口把RAM中的信号送到IBM－PC机处理。图中65是地址锁存器。
权利要求1.矿压测量仪，具有一个密闭的外壳体，在外壳体下半部的外表壁上固接支架柱体10的紧固圈7，通过紧固圈7使外壳体安装在支架活柱与支架柱体的结合部位，其特征是a、在外壳体内的上半部安装了一个位移传感器。该位移传感器具有一个转轴。转轴的一端固接一个滚轮3，滚轮的一段弧长凸出外壳体并与支架活柱紧贴，转轴的另一端固接光栅转盘，在光栅转盘的正反两侧设有发光二极管发射器和光敏接收器。b、在外壳体中某个部位安装一个固态压阻压力传感器，该传感器通过高压接头和软管与支架液压缸下腔相接。c、在外壳体壁上某一部位可设一个声频窗口，一个声频传感器安装在该窗口处。d、在外壳体内还安放着一个对上述各传感器输出的电信号进行处理的信号处理器2和一个可携式微机数据存储器1，信号处理器2与可携式微机数据存储器1之间通过电插头实现电连接，在可携式微机数据存储器中包括一个可充电式的工作电源。
2.如权利要求1所述矿压测量仪，其特征是所述的位移传感器安装在外罩24中，外罩底部设有一个滑槽结构23，在外罩后部设有一个弹簧结构25。
3.如权利要求1、2所述的矿压测量仪，其特征是所述各传感器及其信号处理器的电源开关是一组干黄管门开关。所述外壳体为柜子结构。干黄管门开关安装在柜门上。
专利摘要本实用新型是对煤矿支掩式液压支架活柱下缩量和液压缸中的流体压力进行测量和记录的仪器。该仪采用了光电位移传感器3、固态压阻压力传感器12、声频传感器11，上述各传感器将活柱9的下缩量、支架液压缸中的压力变化和采煤机的噪声转换成电信号。经过信号处理器2的信号处理送入一个可携式微机数据采集器1中进行信号处理和数据存储。该仪的位移传感器完成可以适应活柱旋转式上下移动，同时，它还具有现代化操作和数据处理的优点。
文档编号G01L9/08GK2098677SQ9121835
公开日1992年3月11日 申请日期1991年7月14日 优先权日1991年7月14日
发明者张长生, 杨永国, 黄琥琳, 刘海水, 郭育武, 孙林 申请人:西安市华通应用科学研究所, 晋城矿务局王台铺矿