Устройство для дистанционных измерений смещений горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям замерных станций для дистанционных наблюдений за смещениями пород в горных выработках.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет возможности регулирования диапазона измерений.

На фиг. 1 показан вариант конструкции датчика линейных перемещений, выполненного в виде многооборотного резистора; на фиг. 2 - схема измерений вертикальных смешений контура кровли и почвы горной выработки; на фиг. 3 - схема измерений горизонтальных смещений контура горной выработки; на фиг. 4 - схема измерений смепхений в массиве с глубинными реперами.

Устройство (фиг. 1) содержит многооборотный высокоомный резистор 1 с жестко закрепленным на его оси 2 шкивом 3. Ре- :,истор хомутами 4 и винтом 5 прикреплен к одной из сторон Г-образного кронштейна 6, а на другой стороне кронштейна выполнен продольный паз 7 под винт 8, при помощи которого закрепляют кронштейн с датчиком на одном из реперов.

Установку устройства при измерении, например, вертикальных смещений контура кровли и почвы выработки (фиг. 2) производят следующим образом. Закладывают Б кровлю и почву контурные реперы 9, жестко прикрепляют к верхнему реперу тягу 10 с грузом 11 на конце, а к нижнему реперу - кронштейн с датчиком. При этом крон- и;тейн передвигают относительно винта 8 до касания с тягой, после чего затягивают винт, охватывают витками тяги рабочую поверхность шкива, опуская груз, и по измерительному прибору снимают начальный от- счет. Установку устройства для измерений по схемам фиг. 3 и 4 производят аналогично.

При относительном смещении реперов шкив датчика поворачивается за счет трения между поверхностью шкива и витками охватывающей его тяги. При этом изменяется сопротивление резистора, что фиксируется измерительной аппаратурой, и по предварительно построенному тарировочному графику определяют величину смещения за время, прошедшее с момента предыдущего измерения. В конкретном исполнении данного устройства использована дистанционная передача сигнала по проводам (провода не показаны). Однако устройство при необходимости может быть применено с передачей сигнала без проводов), например установкой на репере радиопередатчика, несущая частота которого зависит от емкости варикапа, управляемого напряжением, снимаемым с резистора датчика, или модулируется низкочастотными колебаниями, период которых определяется сопротивлением резистора датчика.

0

0

5

5

5

Аналитические исследования данной конструкции устройства позволяют определить основные зависимости между его параметрами. Так, диапазон измеряемых смещений L зависит от диаметра рабочей поверхности шкива d и полного числа оборотов оси резистора п, за которое происходит изменение сопротивления резистора от минимальной до максимальной величины, и может быть определен из выражения .

При этом величина изменения сопротивления при относительном смещении реперов на 1 мм, т. е. чувствительность датчика, может быть определена из выражения

X.- R - L

где R - максимальная величина сопротив ления резистора. Ом;

По приведенным вьш1е выражениям, в зависимости от поставленной задачи, можно рассчитывать диаметр рабочей поверхности шкива при заданном диапазоне измерений и наоборот, а также подбирать измерительную аппаратуру, зная чувствительность устройства А,.

5

Исследователь перед наблюдениями приближенно знает диапазон измерений; в котором его интересуют смещения. А так как чувствительность предлагаемого устройства 0 обратно пропорционально зависит от величины диапазона, то при заданном диапазоне измерений завышенный диаметр рабочей поверхности шкива снижает чувствительность устройства, а заниженный не обеспечивает измерения во всем заданном диапазоне. Поэтому для обеспечения максимальной чувствительности устройства в требуемом диапазоне измерений диаметр рабочей поверхности шкива определяют из выражения

40

d L

5

0

5

где d - L

- диаметр рабочей поверхности шкива, мм;

-требуемый диапазон измерений, м.м; п - полное число оборотов оси резистора. Изготовлено и испытано в лабораторных и шахтных условиях предлагаемое устройство в следующем конкретном исполнении: РезисторСП5-39А 0,5Вт;

Максимальное сопротивление. Ом Полное число оборотовШкив

Ширина рабочей поверхности, мм Диаметр рабочей поверхности, мм

10000 10

2,1 10

Эбонит

Калиброванная капроновая нить 0,7

- , .1.0

При данных параметрах устройства диапазон измеряемых смещений составляет 314 мм, а чувствительность - 31,85 Ом/мм.

Материал Материал тяги

Диаметр тяги, мм Вес груза, кг

Результаты испытаний показали, что предлагаемое устройство роботоспособно в шахтных условиях и позволяет предельно просто с минимальными затратами и высокой точностью проводить дистанционные измерения смещений горных пород как в массиве, так и контура горных выработок практически любых размеров.

//// /////

Л

9

10

4ib

N

Tt

Ф1Аг.2

10

XX

/ / / / /

Фиг.З

Ф14г.

Редактор О. Бугир Заказ 3971/22

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г. Алексеева Техред И. ВересКорректор С. Черни

Тираж 470Подписное