[发明专利]一种液压支架销轴传感器及支护状态监测系统

权利要求书

1.一种综采工作面液压支架的销轴测力传感器，其特征在于：包括销轴弹性元件，销轴凹槽，声表面波应变传感器，收发天线及接收控制器组成；所述销轴凹槽对称布置在所述的销轴弹性元件中心两侧，沿销轴圆周方向均匀分为四个方位；所述的声表面波应变传感器通过粘贴工艺均匀布置销轴凹槽内，并与所述的收发天线相连；所述的接收控制器与通过所述的收发天线无线连接；声表面波应变传感器检测检测销轴受力时应变，计算销轴受力大小与方向。

2.根据权利要求1所述的声表面波应变传感器，其特征在于，包括：由压电晶体、叉指换能器、反射栅及温度补偿电路组成；所述的叉指换能器与所述的反射栅利用半导体光刻工艺制作于所述的压电晶体上，所述的叉指换能器与所述的反射栅构成谐振器；通过所述谐振器计算获取应变信息，并通过所述的温度补偿电路消除温度对所测应变值的影响。

3.根据权利要求2所述的声表面波应变传感器，其特征还在于，不同的声表面波应变传感器的中心谐振频率采用差值设置，以避免其接收频率重叠，信号之间相互干扰。

4.根据权利要求1所述的收发天线，其特征在于，采用宽频天线，与权利要求2所述的声表面波应变传感器通过线缆连接；权利要求1所述的接收控制器进行频率扫描，检测声表面波应变传感器的谐振频率，通过与权利要求3所述的中心谐振频率进行比较，计算测点位置应变，进而计算销轴所受力大小与方向。

5.一种综采工作面液压支架支护状态监测系统，其特征在于，包括：显示终端，接收控制器，无线销轴传感器，无线倾角传感器，无线压力传感器组成；

所述的显示终端与接收控制器相连，所述的无线销轴传感器、无线倾角传感器及无线压力传感器与所述的接收控制器之间无线连接；

所述的无线销轴传感器采用本发明权利要求1所述的销轴传感器，代替液压支架顶梁与掩护梁之间销轴，检测顶梁与掩护梁之间相互作用力；

所述的无线倾角传感器通过磁吸方式固定于液压支架顶梁、前连杆及底座，用以检测支架结构件的倾角信息；

所述的无线压力传感器安装于立柱油缸下腔液压回路与平衡千斤顶上下腔液压回路，检测立柱与平衡千斤顶油压；

所述的接收控制器接收所述的无线应变传感器、无线倾角传感器及无线压力传感器数据，并传输给所述的显示终端；

所述的显示终端根据所述的无线应变传感器、无线倾角传感器及无线压力传感器数据，计算超前支架的姿态及受力状态，并进行显示。

6.根据权利要求5所述的接收控制器，其特征在于，包括声表面波多频收发天线与无线收发网关组成；

所述的接收控制器通过所述的声表面波多频收发天线进行频率扫描，获取销轴测力传感器内部各声表面波应变传感器数据；

所述的接收控制器通过所述的收发网关与所述的无线倾角传感器及无线压力传感器通信，获取相关倾角与压力数据；所述的无线收发网关的通信方式包括但不限于LoRa、ZigBee、蓝牙、WiFi等无线通信技术。

7.根据权利要求5所述的显示终端，其特征在于，

对所述的接收控制器接收的销轴测力传感器内部各声表面波应变传感器数据进行计算，获取销轴受力大小与方向；

对所述的接收控制器接收的无线倾角传感器数据进行计算，获取支架的高度及各关键结构件的倾角；

结合所述的无线倾角传感器，所述的销轴传感器及所述的无线压力传感器数据，计算支架顶梁所受外部载荷的合力与合力作用点的位置；

基于所计算得到的支架工作姿态及受力状况关键参数进行综合显示，并进一步分析支架调整控制策略，发出支架控制指令。