[发明专利]一种用于钻孔的机械膨胀式孔壁变形传感器及监测使用方法

权利要求书

1.一种用于钻孔的机械膨胀式孔壁变形传感器，其特征在于，包括保护机构、膨胀机构和变形测量机构，保护机构包第一壳体和套在第一壳体外的第二壳体，第一壳体上开设有第一通孔，第二壳体上开设有第二通孔；

膨胀机构包括探杆、套管和传动组件，探杆穿过第二壳体的一端并且与第二壳体另一端的内端壁相连，套管位于第一壳体内并且套在探杆上，套管上连有拉杆，拉杆穿过第二壳体，传动组件穿过第一通孔；

变形测量机构包括外部测杆、应变测杆和测量基座，应变测杆和测量基座位于第二壳体和第一壳体之间，套管通过传动组件与测量基座相连，应变测杆的一端与测量基座相连，应变测杆的另一端与外部测杆相连，应变测杆上连有应变片；

所述外部测杆包括外杆部和内杆部，内杆部垂直连接在外杆部的内端壁上，内杆部穿过第二通孔与应变测杆垂直连接；

所述应变片为电阻应变片，每个应变测杆连接两个应变片，两个应变片分别粘连在应变测杆的上表面和下表面。

2.根据权利要求1所述的一种用于钻孔的机械膨胀式孔壁变形传感器，其特征在于，所述套管呈圆管状，传动组件包括第一传动连杆、第二传动连杆和第一滚轴，第一滚轴有多个并且均布在第一通孔内。

3.根据权利要求1所述的一种用于钻孔的机械膨胀式孔壁变形传感器，其特征在于，所述套管呈棱台状，传动组件包括第三传动连杆、第二滚轴和第三滚轴，第二滚轴有多个并且均布在第一通孔内。

4.根据权利要求2所述的一种用于钻孔的机械膨胀式孔壁变形传感器，其特征在于，所述第一传动连杆位于第一壳体内，第二传动连杆穿过第一通孔并且与第一滚轴相接；第一传动连杆的一端通过转轴与套管的外壁转动连接，第一传动连杆的另一端与第二传动连杆的一端转动连接，第二传动连杆的另一端与测量基座的侧壁固连。

5.根据权利要求3所述的一种用于钻孔的机械膨胀式孔壁变形传感器，其特征在于，所述第三传动连杆穿过第一通孔并且与第二滚轴相接，第三传动连杆的一端连接多个第三滚轴，第三传动连杆通过第三滚轴与套管外壁相接，第三传动连杆的另一端与测量基座的侧壁固连。

6.根据权利要求1所述的一种用于钻孔的机械膨胀式孔壁变形传感器，其特征在于，所述探杆上连接有第一限位环和第二限位环，第一限位环套接在套管上端的探杆上，第二限位环套接在套管下端的探杆上。

7.监测使用方法，其特征在于，采用权利要求4至6任一项所述的一种用于钻孔的机械膨胀式孔壁变形传感器，具体包括以下步骤：

第一步，首先前推套管，使变形传感器处于最小装填体积；

第二步，用钻杆将变形传感器推入煤体的钻孔的深部，在推动过程中，避免传感器转动，保证有两对外部测杆竖直和水平放置，同时记录每一个测杆的方位角度；

第三步，应变片连接数据采集系统，通过拉杆后拉套管，使变形传感器膨胀，此时观察每一个应变测杆上应变片的数据，当各个应变片都有明显读数后，固定套管；

第四步，实时监测各应变测杆上应变片的数据，根据数据变化分析煤体内部应力增加方位，采用理论公式反演煤体应力相对变化值；

第五步，当某一测点报废后，前推套管，然后取出变形传感器。