一種煤礦樹脂錨桿錨固質量無損檢測試驗裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種煤礦樹脂錨桿錨固質量無損檢測試驗裝置，可有效解決煤礦巷道由于錨桿錨固質量失效而引起的冒頂問題，保證錨桿支護效果，確保煤礦安全成產，其解決的技術方案是，包括發射震源模塊、接收模塊、信號增益放大模塊和波形顯示處理模塊，發射震源模塊主要由力錘、壓電力傳感器、電荷放大器、數字式峰值電壓表等組成，接收模塊主要由加速度傳感器和磁座組成，信號增益放大模塊主要由信號調理器組成，波形顯示處理模塊主要由ARM處理器、鍵盤、MAX232芯片和LCD顯示器組成，本實用新型專利技術操作簡單，將各個模塊集成于便攜式儀器中，符合煤礦安全生產要求，對解決煤礦巷道的冒頂問題提供幫助。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種煤礦樹脂錨桿錨固質量無損檢測試驗裝置
本技術涉及錨桿無損檢測裝置，特別是一種煤礦樹脂錨桿錨固質量無損檢測試驗裝置。
技術介紹
自20世紀90年代以來，錨桿支護以其顯著的技術和經濟優越性已成為煤礦巷道支護的重要支護形式之一。目前我國很多大型礦業集團錨桿支護的層狀頂板煤巷每年均發生冒頂事故3?8次，人員傷亡事故也屢有發生。在幾百米、甚至上千米長度的錨桿支護巷道中經常出現局部區域冒頂事故，造成巨大的危害。 引起錨桿支護煤巷冒頂事故的主要原因有:1、由于現場工程人員的施工不當，造成了錨桿、錨固劑和煤層圍巖未能有效地粘結在一起；2、由于錨桿錨固長度的不足，未能將穩定巖層和不穩定巖層有效地粘結在一起，未能達到設計要求；3、在錨桿工作一段時間后，由于層狀頂板巖石的相對運動，導致錨桿被拉斷或剪斷；4、由于煤巷現場地質條件復雜，比較惡劣，錨固劑老化，容易出現錨固密實度不足或錨固段長度變短，造成錨固劑失效。目前，我國已將錨桿錨固質量檢測技術廣泛應用到巖土工程中，但在煤巷層狀錨桿支護技術中應用較少。 目前，在煤巷錨桿支護現場，一般常采用的方法是拉拔實驗分析法和取巖芯法。由于拉拔試驗法比較費人費力，也只能獲得錨桿錨固力的大小，并不能得到錨固段長度和錨桿有效長度；取巖芯法雖然能對煤巷錨桿錨固質量進行綜合評價，但由于它是破壞性的檢測手段，在煤礦現場并不常用。錨桿支護效果的無損檢測是防止煤巷冒頂的有效手段。因此，開發一種可檢測煤礦樹脂錨桿錨固段長度和錨固密實度，又能根據檢測結果檢驗錨桿施工質量、對錨桿錨固狀態進行綜合評價的一種儀器勢在必行，這對于煤礦安全成產、預防煤巷冒頂事故的發生具有重要意義。
技術實現思路
針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本技術之目的就是提供一種煤礦樹脂錨桿錨固質量無損檢測試驗裝置，可有效解決煤礦巷道由于錨桿錨固失效而引起的冒頂問題，保證錨桿支護效果，確保煤礦安全成產。 本技術解決的技術方案是，包括發射震源模塊、接收模塊、信號增益放大模塊和波形顯示處理模塊，所述的發射震源模塊主要由力錘和壓電力傳感器構成，壓電力傳感器通過電荷放大器與數字式峰值電壓表連接在一起，接收模塊包括加速度傳感器和磁座，加速度傳感器安裝在磁坐上，信號增益放大模塊主要是信號調理器，加速度傳感器通過外接引線與信號調理器連接在一起，波形顯示處理模塊包括了信號調理器接口、USB接口、ARM處理器、MAX232芯片、IXD顯示器、PC機接口和鍵盤，信號調理器通過信號調理器接口與波形顯示處理模塊連接在一起。 本技術是一種可以對煤礦樹脂錨桿錨固質量進行無損檢測，同時能根據檢測到的錨固質量指標檢驗錨桿施工質量，然后對單根錨桿錨固狀態和巷道整體支護狀態進行綜合評價，對解決煤礦巷道的冒頂問題提供幫助，其操作簡單，將各個模塊集成于便攜式儀器中，符合煤礦安全生產要求。 【附圖說明】 圖1為本技術的模塊結構圖。 圖2為本技術的顯示處理模塊結構圖。 圖3為本技術的顯示處理模塊電路原理圖。 圖4為本技術的顯示處理模塊機殼圖。 圖5為本技術的發射震源模塊機殼圖。 【具體實施方式】 以下結合附圖對技術的【具體實施方式】作以詳細描述。 由圖1-5所示，本技術包括發射震源模塊、接收模塊、信號增益放大模塊和波形顯示處理模塊，所述的發射震源模塊主要由力錘和壓電力傳感器I構成，壓電力傳感器I通過電荷放大器2與數字式峰值電壓表3連接在一起，接收模塊包括加速度傳感器和磁座，加速度傳感器安裝在磁坐上，信號增益放大模塊主要是信號調理器，加速度傳感器通過外接引線與信號調理器連接在一起，波形顯示處理模塊包括了信號調理器接口 4、USB接口 5、ARM處理器6、MAX232芯片7、IXD顯示器8、PC機接口 9和鍵盤10，信號調理器通過信號調理器接口 4與波形顯示處理模塊連接在一起。 所述的發射震源模塊，是由力錘對錨桿施加激振，力錘外接壓電力傳感器1，壓電力傳感器I與電荷放大器2相連，電荷放大器2最終與數字式峰值電壓表3連接。 所述的接收模塊，是由加速度傳感器通過螺釘安裝在磁座上，磁座上涂有清潔的硅脂，吸附在錨桿端面。 所述的顯示處理模塊，ARM處理器是該模塊分析處理的核心，ARM內置軟件分析控制接收到的信號，ARM通過MAX232芯片7實現與PC機的串口通訊工作，IXD顯示器8，是16位的顯示器，I號和40號管腳分別接VCC和地，2號到17號的起顯示作用的管腳分別接ARM的DO?D15管腳，鍵盤10采用8個按鍵的形式，分擔ARM的8個I/O 口。 由上述可以看出，本技術是由力錘、壓電力傳感器1、電荷放大器2、數字式峰值電壓表3等組成了發射震源模塊，加速度傳感器和磁座組成接收模塊，信號調理器等組成信號增益放大模塊，信號調理器接口 4、USB接口 5、ARM處理器6、MAX232芯片7、IXD顯示器8、PC機接口 9和鍵盤10等組成波形顯示及處理模塊。發射震源模塊安裝在圖5的機殼里面，波形顯示及處理模塊安裝在圖4的機殼上。 本技術結構簡便、操作簡單、可便攜，符合煤礦安全生產要求，適合于煤礦特殊環境下進行工作，不僅可以準確檢測出錨桿錨固密實程度和錨固段長度，還可以根據單位黏結力求出極限粘結力，根據錨桿固有頻率，求出錨桿軸向工作載荷，既能檢驗錨桿安裝施工質量，還能對單根錨桿錨固狀態和巷道整體支護狀態進行綜合綜合評價，達到對煤礦錨桿錨固質量進行無損檢測的目的。 本技術的工作原理如下。 本技術的目的主要是對煤礦巷道錨桿支護錨固質量進行無損檢測，主要通過檢測錨桿錨固段長度、錨固密實程度和錨固體的固有振動頻率來實現。發射震源模塊不僅可以用力錘對錨桿施加激振，還可以實時顯示出施加激振的大小。具體是，力錘產生的激振物理信號傳給壓電傳感器1，壓電傳感器I利用壓電效應的原理將物理量激振轉化為可以被傳感器接收的電量，電信號被電荷放大器2所接收，電荷放大器2利用內部運算放大器放大輸入的電荷，轉化為較大的電壓輸出，輸出的電壓正比于輸入的電荷，最終電壓值被數字式峰值電壓表3所測得，數字式峰值電壓表3是采用集成電路的方法，可以測量振動和沖擊的正峰、負峰，最大峰并加以永久保持。數字式峰值電壓表3所測得的電壓值與施加激振力成比例關系，通過校準可以準確得到激振力值。力錘產生的激振以聲波的形式在錨桿中傳播，振動信號被接收模塊接收，接收模塊將振動信號轉變成電信號，主要由安裝在磁座上的加速度傳感器組成，磁座保證加速度傳感器和錨桿的良好接觸，加速度傳感器能將不便于測量的振動和沖擊量轉化為易于測量的電量。接收模塊輸出的電信號傳給信號增益放大模塊，信號增益放大模塊通過信號調理器既可以給加速度傳感器供電，還能把加速度傳感器輸出的微弱信號放大、濾波，去掉干擾信號，得到完整較好信號。最終信號被顯示處理模塊接收，ARM處理器是該模塊分析處理的核心，ARM內置軟件分析控制接收到的信號，ARM通過MAX232芯片7實現與PC機的串口通訊工作，IXD顯示器是16位的顯示器，I號和40號管腳分別接VCC和地，2號到17號的起顯示作用的管腳分別接ARM的DO?D15管腳，鍵盤10采用8個按鍵的形式，分擔ARM的8本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤礦樹脂錨桿錨固質量無損檢測試驗裝置，包括發射震源模塊、接收模塊、信號增益放大模塊和波形顯示處理模塊，其特征在于，所述的發射震源模塊主要由力錘和壓電力傳感器(1)構成，壓電力傳感器(1)通過電荷放大器(2)與數字式峰值電壓表(3)連接在一起，接收模塊包括加速度傳感器和磁座，加速度傳感器安裝在磁坐上，信號增益放大模塊主要是信號調理器，加速度傳感器通過外接引線與信號調理器連接在一起，波形顯示處理模塊包括了信號調理器接口(4)、USB接口(5)、ARM處理器(6)、MAX232芯片(7)、LCD顯示器(8)、PC機接口(9)和鍵盤(10)，信號調理器通過信號調理器接口(4)與波形顯示處理模塊連接在一起。

【技術特征摘要】
1.一種煤礦樹脂錨桿錨固質量無損檢測試驗裝置，包括發射震源模塊、接收模塊、信號增益放大模塊和波形顯示處理模塊，其特征在于，所述的發射震源模塊主要由力錘和壓電力傳感器(I)構成，壓電力傳感器(I)通過電荷放大器(2)與數字式峰值電壓表(3)連接在一起，接收模塊包括加速度傳感器和磁座，加速度傳感器安裝在磁坐上，信號增益放大模塊主要是信號調理器，加速度傳感器通過外接引線與信號調理器連接在一起，波形顯示處理模塊包括了信號調理器接口(4)、USB接口(5)、ARM處理器(6)、MAX232芯片(7)、LCD顯示器(8)、PC機接口(9)和鍵盤(10)，信號調理器通過信號調理器接口(4)與波形顯示處理模塊連接在一起。2.根據權利要求1所述的一種煤礦樹脂錨桿錨固質量無損檢測試驗裝置，其特征在于，所述的發射震源模塊，是由力錘對錨桿...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉少偉，樊克松，李鑫濤，張祥，
申請(專利權)人：河南理工大學，
類型：新型
國別省市：河南;41