[发明专利]基于加速度传感器钢管的深部岩体振动监测系统及其方法

权利要求书

1.一种基于加速度传感器钢管的深部地下洞室围岩振动监测系统，其特征在于，包括依次连接的加速度传感器钢管、电荷放大器、数据采集器和计算机，其中，

所述加速度传感器钢管内固定有三向加速度传感器，加速度传感器钢管固定于围岩的检测孔中，三向加速度传感器通过铠装低噪声电缆线与电荷放大器连接，电荷放大器通过屏蔽电缆线与数据采集器连接，三向加速度传感器接收原始的振动信号，经铠装低噪声电缆线传送至电荷放大器后经放大，电压信号经屏蔽电缆线传送至数据采集器，数据采集器将接收的信号传递给计算机的信号过滤系统；所述加速度传感器钢管设置有多个且呈网状分布，每一加速度传感器钢管中安装有多个三向加速度传感器；所述加速度传感器钢管包括套于三向加速度传感器外的传感器安装钢管、多段连接钢管以及位于多段连接钢管两端的保护头和保护帽，其中，传感器安装钢管通过连接头与连接钢管连接，每两连接钢管之间设置一传感器安装钢管，三向加速度传感器的导线从钢管内空挡处穿出与铠装低噪声电缆线连接；所述三向加速度传感器的底安装面采用的是与传感器安装钢管内径相同的圆弧，三向加速度传感器与传感器安装钢管为圆弧接触；所述加速度传感器钢管的管内间隙处注满有水泥砂浆；所述加速度传感器钢管内按相同间距安装多个三向加速度传感器，且每个三向加速度传感器的导线均设有编号，表示三向加速度传感器的位置及测试方向；所述连接钢管和加速度安装钢管外、内径一样，连接头外径和三向加速度传感器的底安装面圆弧直径相同且与连接钢管和加速度安装钢管的内径一致；三向加速度传感器方向与传感器安装钢管上的三维坐标标志一致。

2.如权利要求1所述的基于加速度传感器钢管的深部地下洞室围岩振动监测系统，其特征在于，在待测围岩洞的径向面上间隔相同距离布置多个加速度传感器钢管形成一个钢管单元，同时沿着围岩洞的轴向间隔布置多个钢管单元，以形成一张监测网。

3.如权利要求1所述的基于加速度传感器钢管的深部地下洞室围岩振动监测系统，其特征在于，所述铠装低噪声电缆线包括低噪声电缆线以及套于低噪声电缆线外用于对其进行保护的外部铠甲；所述铠装低噪声电缆线和屏蔽电缆线均采用带铝线圈的双绞铜芯电缆以防止高压电和强磁干扰。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的基于加速度传感器钢管的深部地下洞室围岩振动监测系统，其特征在于，所述电荷放大器、数据采集器和计算机均携带有供电装置。

5.一种基于权利要求1所述的基于加速度传感器钢管的深部地下洞室围岩振动监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在待测围岩洞的径向面上间隔相同距离布置多个加速度传感器钢管形成一个钢管单元，同时沿着围岩洞的轴向按一定间隔布置多个钢管单元以形成一张监测网，将所有的加速度传感器钢管均与电荷放大器连接，并依次连接电荷放大器、数据采集器和计算机；

加速度传感器钢管中三向加速度传感器接收原始的振动信号，经铠装低噪声电缆线传送至电荷放大器，电荷放大器将三向加速度传感器输出的微弱电荷信号转化为放大的电压信号，同时又将三向加速度传感器的高阻抗输出转换成低阻抗输出；

放大后的电压信号经屏蔽电缆线传送至数据采集器，数据采集器将接收的信号传递给计算机的信号过滤系统；

计算机将接收到的振动信号过滤，通过对波形的频谱分析得到应力波在岩体中的传播和衰减规律，进而实现该深部岩体损伤的安全监测，同时利用整个监测网的振动信号实时反演地下结构。