825946

О П И С А К И Е (а 825946И ЗОВРЕТЕ К ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СфаетскикСфциалистическихРеспублик(23) Приоритет ФЬоударотееннмй комитет СССР ио делам иаобратсиий и отнрмтийОпубликовано 30,04.81. Бюллетень ЭВ 16 Дата опубликования описания 30.04.81 А(54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ГОРНОМ МАССИВЕИзобретение относится к технике измерения напряжений в Земпе и может бьгть испопьзовано цпя измерения напряжений в Земпе при прогнозе эемпетрясеннй, а также для измерения напряженийв поцэемных горных выработках и бортах карьеров при разработке профипактических мер борьбы с горными уцарами, стрепянием и выбросами горных пороц.Известно устройство цпя измеренияО напряжений, в котором в качестве чувствитепьного эпемента испопьзуется цатчик компенсационной нагрузки. Такой цвтчик выпопнен в форме ципинцра из ствпи. Поц действием цввпения, поцавв 3 емого внутрь датчика, ципинцр, состояший иэ цвух поповин, рвзцвигается цо соприкосновения с измеряемым обьектом, При цостижении рабочего цввпения цап.чик переходит в рабочий режим Я.Известен также датчик рля измерения напряжений в горном массиве,вкпючаюший мембраны, соединенные межцу собой по нерабочим участкам и образующие гер 2метичную попость, рабочий центр которых нахоцится в зоне контакта с контропируемым массивом 2,Нецоствтками укаэаннтях цатчиков является низкая точность измерения и нецостаточно широкий циапазон цавпений, в которых они могут работать.Цепь изобретения - расширение циапазона измерений путем увепичения прочности конструкция при оцновременном уменьшении конструктивного гистереэисв.Указанная цепь цостигвется тем, что мембраны цвтчика установпены с возможностью образования межцу нерабочими участками и рабочим центром паруоной части, которая прецставпяет оцно цепов с нерабочим участком и соецинена с рабочим центром со стороны герметичной попости, причем парусная часть имеет цпину бопьще 1/2 цпины нерабочего участка цпя обеспечения нвцежности соединения.На чертеже прецставпен прецпагвемый датчик, обший виц.Датчик имеет мембраны 1 с нерабочей частью 2 и рабочий центр 3, межцу которыми образована парусная часть 4.Парусная часть прецставпяет одно цепое с. нерабочей частью 2 и соединена с ра 5 бочим центром 3 по зоне 5. В верхней части цатчика имеется отверстие (не показано) цпя соецинения его с регистратором, служащее также цпя запоннения цатчика жидкостью, 1 ОДатчик работает спецуюшим образом, После установки в щель образованную в горном массиве, в датчике создают цавпение, обеспечивающее прижатие мембран 1 к стенкам шепи. Поскольку зона 15 соединения 5 нерабочей части 2 с рабочим центром 3 осуществлена на парусной части, прижимаемой к рабочему центру 3, а соответственно и к измеряемому объкту, внутреннее давпение прижимает мем браны 1 к пороце, ппошаць которой определяется размерами мембран.Соединение частей цатчика по нерабочей зоне позволяет увеличивать прочность датчика за счет прижатия мембран 1 к горной пороце внутренним цавпением цатчика. Такое выпопнение цатчика позвопяет созцавать зону соединения 5 небольших размеров, что уменьшает конструкционный гистерезис без уменьшения прочности датчика.Большие размеры рабочего центра 3 позвопяют увеличить эффективную ппощаць цатчика, что равнозначно увепичению эоны соприкосновения чувствитепьного элемента с измеряемым объектом - горной породой, Увеличение зоны соприкосновения цатчик-пороца позвопяет увепичить чувствительность цатчика. Однако прибпижение рабочего центра 3 к нерабочим участкам 2 ведет к увепичению жесткости систеь ы, В тех случаях, когда усилия, вызываюшие напряжения, велики, жесткостью системы как измеритепьной характеристикой можно быпо бы пренебречь, но при измерении напряжений в большом диапазоне происходит деформация нерабочих участков 2, а соединение рабочего центра 3 с парусной частью 4, являющейся процопжением нерабочих уча.стков 2, вецет к разрушению зоны соецинения рабочий центр 3-парусная часть 4, Дпя исключения разрушения зоны соединения 5 и, соответственно, увеличения прочности конструкции необходимо некоторое отдаление рабочего центра 3 от нерабочего участке 2. В этом случае промежуточная зоне (парусная часть 4),находяшаяся межцу нерабочими участками 2 и рабочим центром 3, является пе- рехоцной зоной.Малые размеры рабочего центра 3 увепичивают прочность конструкции, но уменьшают чувствитепьность. Оцнако в опрецепенном циапазоне соотношений диаметра датчика к цпине парусной части 4 (не менее 10: 1 и не более 10: 7) чувствитепьность датчика и прочность имеют хорошие характеристики,В спучае, когда топшина соизмерима с циаметром цатчика, внутреннее цавпейие в датчике отрывает ирабочие уча-. стки 2 с парусной частью 4 от рабочего центра 3. Рабочий центр 3 испьгтывает цавпение жицкости ипи возцуха, нахоцяшихся в попости дча. Но указнное цавпение прижимает рабочий центр 3 к измеряемому объекту и не позволяет ему отрываться. Нерабочие участки 2.не имеют противоцействия с наружной стороны.При соотношении циаметра датчика к его топшине не менее 20:1 обеспечивается достаточная прочность конструкции в рабочем циапазоне измерений, необходимом цпя решения поставпенной задачи. При расширении циапазона измерений зона соединения парусной части 4 с рабочим центром 3 испытывает опрецепенные деформации. При уменьшении напряжений зона соединения движется в сторону полости цатчика, а при увепичении - от полости, При работе цатчика в расширенном циапазоне необходимо стремиться к увепичению зоны соецинения и, соответственно, прочности конструкции, Однако бопьшая зона соецинения ведет к увепичению конструкционного гистерезиса, обусповпенного контактным трением. Вепичина гистерезиса при высокоточных измерениях становится соизмеримой с измеряемой вепичиной (пробпема прогноза земпетрясений - чувствительность - миппибары). При зоне контакта не менее трех миппиметров устраняется воэможность разрушения.Зона соецинения, опрецепяемая указанной вепичиной, цает цопустимую величину конструкпионного гистерезиса.Формула изобретенияДатчик для измерения напряжений в горном массиве, вкпючаюший мембраны, соединенные межцу собой по нерабочимСостав Техреа ецв нхе Заказ 2 2 тираж 627 И ПИ Государственного ком по цепам изобретений н от 035, Москва; Ж, Рву Поцпнсноентета СССРрытнйская наб., а. 4/5 фипивл ППП Патент, г. Ужгороц, уп. Проектная участкам н образующиегерметичную попость, рабочий центр которых нвхоцнтся в зоне контакта с контропнруемым масснвом, о т и н ч а ю щ н й с я тем, что, с цепью расширения диапазона измерений путем увеличения прочностисконструкция при оцновременном уменьшеннн конструкционного гнстерезнса, мембраны датчика установлены с воэможностью образования между нерабочими участками н рабочимцентром парусной части, которая представляет оцно целое с нерабочим участком н соецннена с рабочим центром со сторойы герметичной попостн, причем парусная чвстьнмеет апину бопьше 1/2 цпнпы нерабочего участка цпя обеспечения нацежностн соецннения,5Источники ннформацнн,принятые во внимание прн экспертнэе1. Общие метоаопогнческие попоженнякомппексного нсслецоввння проблем гор 1 о ной геомехвннкн. Труцы ВНИМИ, т. 81.Л., 1970.2. Авторское свнцетельство СССР позаявке % 2456897/25, 1977. епь Л БеРезкинаАствцош Корректор. О. Бипак,