一种用于测试采动煤层底板变形程度的传感器的制作方法

本发明涉及煤矿防瓦斯突出安全治理技术领域，具体为一种用于测试采动煤层底板变形程度的传感器。

背景技术：

目前使用的应变传感器是中国地质科学研究院地质力学研究所研制的空心包体地应力传感器，每个传感器贴3组应变花，每组应变花相差120°，每组应变花由相差45°的4个应变片组成。

在我们进行采动底板变形破坏深度和程度测试时发现这种“传感器”有以下不足：

1、通道太多导致数据处理麻烦，此类传感器共有14个通道，其中有12个工作通道、1个地线通道和1个补偿通道，测试结束后对数据处理比较麻烦，因需要将通道转化为轴向和径向的才能比较好的进行解释测试结果。

2、数据重现对比性不高，由于角度相差120°，应变花均在中间，对于传感器在底板一定深度受到矿山压力作用下在竖直和水平方向的力所表现的应变值重现性不强，针对性不强。

3、以前这种传感器主要是用来测试地应力的，钻孔的深度一般不超过20m，而采动底板变形破坏深度所需钻孔在40m左右。

4、应变片作为传感元件粘贴于构件表面，构件受力后由于构件表面发生应变，应变片也随之变形而使应变片的电阻发生变化。但是，在用于测试采动煤层底板变形程度应变监测中按照以往只适合于一般环境(干燥、无冲刷、常温)下的应变片粘贴方法，容易出现应变片失效，且失效率较高，主要原因有：

(1)应变片基层绝缘薄片遇水或受溶液腐蚀失效；

(2)应变片引线在与导线连接过程中易拉扯导致应变片失效；

(3)外保护层抗冲刷力能力弱，应变片敏感栅受力断丝等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于测试采动煤层底板变形程度的传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于测试采动煤层底板变形程度的传感器，包括钢管骨架、应变花和环氧树脂，所述应变花共设置有四个，相差90°分别贴于所述钢管骨架外壁的上部和下部，每个所述应变花由两个相互垂直的应变片组成；

所述应变片包括基底，所述的基底由上下两层薄片粘贴组成，上下两层薄片之间设置有敏感栅，所述基底的一端设有两个接线端子，所述的接线端子通过镀锡铜线与敏感栅连接，所述基底的一外表面上设置有粘合剂，所述粘合剂的一面与基底的外表面黏住，另一面贴有油性胶纸；

所述钢管骨架外壁采用环氧树脂浇筑包裹。

进一步的，所述的基底由单组份中性固化硅胶材料制成，能在-60～200℃条件下能长期工作。

进一步的，所述的敏感栅为直径为0.02～0.05mm的康铜丝或者镍铬丝绕成栅状制得，或金属箔腐蚀成栅状制得。

进一步的，所述的接线端子为焊有两个锡点的覆铜板，用于固定敏感栅引线，便于与导线连接。

进一步的，所述粘合剂的厚度为0.2～0.6mm。

进一步的，所述粘贴剂由环氧树脂ab胶制成。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明采用的应变片可以防止在接线过程中拉扯引线，而导致的应变片失效，同时可在各种严酷环境(如长期浸泡、潮汐冲刷、酸雨、氯离子腐蚀等)下均能保持应变片正常有效工作，另外，在应变片使用时只需撕下油性胶纸，贴在被测物体上即可，使用相当的方便，具有质量不大、长度适中、携带方便、通道少、数据处理简单等优点，测试的数据重现性和对比性较好。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的两个应变花主剖面位置示意图；

图2为本发明中应变片的结构示意图；

图3为本发明中基座与粘合剂的连接结构示意图。

附图标注说明：

图1为本发明的沿a、a/和b、b/两个应变花所截取的对应剖面图，图中明确标明了每个应变花所在骨架的位置和两个应变片的相互垂直关系，1、2、3、4、5、6、7和8为工作通道，补偿和地线两个通道在侧面；

图2为本发明中应变片的结构示意图，图中，9为基底，10为敏感栅，11为接线端子；

图3为本发明中基座与粘合剂的连接结构示意图，图中，9为基底，12为粘合剂，13为油性胶纸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种用于测试采动煤层底板变形程度的传感器，包括钢管骨架、应变花和环氧树脂，所述应变花共设置有四个，相差90°分别贴于所述钢管骨架外壁的上部和下部，每个所述应变花由两个相互垂直的应变片组成；所述应变片包括基底，所述的基底由上下两层薄片粘贴组成，基底材料为单组份中性固化硅胶，固化后形成的弹性体具有优良的防震性能，绝缘性好，耐老化，耐水，能在-60～200℃条件下长期工作；上下两层薄片之间设置有敏感栅，由直径为0.02～0.05mm的康铜丝或者镍铬丝绕成栅状或金属箔腐蚀成栅状；所述基底的一端设有两个接线端子，所述的接线端子通过镀锡铜线与敏感栅连接，接线端子3为焊有两个锡点的覆铜板，用于固定敏感栅2引线，便于与导线连接，防止接线过程中拉扯引线导致应变片失效；所述基底的一外表面上设置有粘合剂，所述粘合剂的一面与基底的外表面黏住，另一面贴有油性胶纸，防止粘合剂干掉且油性胶纸容易撕下，粘合剂的厚度为0.2mm；所述钢管骨架外壁采用环氧树脂浇筑包裹。

作为优选，粘贴剂由环氧树脂ab胶制成，固化速度快，粘接强度高、协同变形性能好；耐酸碱，防潮防水、具有良好的绝缘、抗压的物理特性。

该应变片在实际操作过程中其基底上的敏感栅通过固化粘结材料(环氧树脂ab胶)粘贴，且在环境温度变化时能与固化材料协同变形。由于应变片引线被有效固定，在水流冲击、风荷载及其他外部荷载作用下始终保持固定的绝缘电阻，不易失效。

工作原理：先加工好钢管骨架，其内径为28mm，外径为34mm，高度为150mm然后打磨钢管外壁，并用酒精擦洗干净后再用502胶水粘贴应变花，4个应变花分别按尺寸设计位置紧密粘贴于空心钢管骨架的外壁上，沿着钢管骨架轴向上部a、a/两个应变花的应变片中心距离顶部30mm，下部b、b/两个应变花的应变片中心距离底部30mm；待胶水凝固后再外浇厚度为2mm的环氧树脂，最后成型后传感器呈圆柱状，外径为38mm，内径仍为28mm。

终上所述，本发明采用的应变片可以防止在接线过程中拉扯引线，而导致的应变片失效，同时可在各种严酷环境(如长期浸泡、潮汐冲刷、酸雨、氯离子腐蚀等)下均能保持应变片正常有效工作，另外，在应变片使用时只需撕下油性胶纸，贴在被测物体上即可，使用相当的方便，具有质量不大、长度适中、携带方便、通道少、数据处理简单等优点，测试的数据重现性和对比性较好。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。