顶板事故严重威胁施工人员的生命安全、制约煤矿的安全高效生产,对煤矿巷道顶板离层状态进行实时监测是预防顶板事故发生、保障煤矿安全高效生产的重要技术措施。顶板离层仪作为顶板离层状态的主要监测设备,可以感知被测参量的实时变化,通过对数据进行汇总分析,能够及时发现安全隐患,进而避免顶板事故的发生。
然而,传统的顶板离层仪存在诸多不足,如测量误差较大、数据采集困难、易受电磁信号干扰以及数据传输效率低下等。鉴于此,光纤光栅传感技术因其无源本质安全、体积小寿命长、抗电磁干扰能力强等诸多优势,成为实现顶板离层状态长期稳定监测的理想选择。
本参赛产品提出悬臂梁式传感器的设计方案,对常见的矩形悬臂梁、梯形悬臂梁以及等腰三角形等强度悬臂梁进行力学特性分析,等强度梁作为离层仪的关键传感结构,不同的结构尺寸、材料弹性模量,梁自由端的挠度及表面应变也不同,因此,等强度梁的结构设计与传感器的性能密切相关。
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