矿用锚杆支护静态电阻应变仪的研究

论文摘要

矿用锚杆支护静态电阻应变仪是用来测量煤矿巷道支护构件(锚杆、锚索)在支护巷道时所受应力大小的二次测量仪表。锚杆锚索联合支护是一种有效的支护方式,但存在顶板冒落突然和范围大的缺点,对工人和矿井生产造成了威胁;目前矿用的应变仪通常为固定式,对于开采速度快或较快开采完废弃的巷道分支来说安装复杂,成本较高。本文设计了一款便携式矿用锚杆支护静态电阻应变仪,结果精确,便于及时加固,提高了巷道支护的稳定性和安全性。矿用锚杆支护静态电阻应变仪研制过程包括硬件设计、软件设计和实验室实验。硬件上采用电子程控开关切换、精密仪表放大器和先进低频滤波等对信号采集调理,并采用LCD汉字显示检测结果;软件上下位机利用AVR单片机的输入捕捉、CTC模式、I2C等功能,上位机界面用LabVIEW编写,友好方便;本文还该仪表采取了实验室实验,证明其测量精度高、工作稳定。矿用锚杆支护静态电阻应变仪为巷道技术人员检测支护体提供数据支持,为及时加固巷道提供了可靠依据,对降低顶板事故发生的概率,提高煤矿安全生产,实现高产高效有很高的社会、经济效益。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 锚杆锚索联合支护的发展状况
• 1.2.2 电阻应变仪的发展状况
• 1.3 课题研究背景
• 1.4 论文的主要研究工作
• 2 矿用锚杆支护静态电阻应变仪的原理
• 2.1 应变仪测量的原理
• 2.2 惠斯登电桥测量原理
• 2.3 应变仪的分类
• 3 矿用锚杆支护静态电阻应变仪硬件电路设计
• 3.1 整机的工作原理
• 3.2 信号采集电路的设计
• 3.2.1 锚杆（锚索）传感器
• 3.2.2 惠斯登电桥的桥源部分
• 3.2.3 信号切换开关部分
• 3.3 信号调理电路的设计
• 3.3.1 信号放大部分
• 3.3.2 信号滤波部分
• 3.3.3 模数转换部分
• 3.4 数字主电路部分设计
• 3.4.1 CPU 最小系统部分
• 3.4.2 数据存储与时钟部分
• 3.4.3 通讯部分
• 3.4.4 人机对话部分
• 4 矿用锚杆支护静态电阻应变仪软件程序设计
• 4.1 下位机软件的设计
• 4.1.1 整机系统初始化
• 4.1.2 采样及数据处理程序
• 4.1.3 信号的数字处理部分
• 4.2 上位机部分的设计
• 4.2.1 LabVIEW 简介
• 4.2.2 上位机界面的设计
• 5 矿用锚杆支护静态电阻应变仪的抗干扰设计
• 5.1 常用的硬件抗干扰技术
• 5.1.1 抑制干扰源
• 5.1.2 切断干扰传播路径
• 5.1.3 提高敏感器件的抗干扰性能
• 5.1.4 其它常用抗干扰措施
• 5.2 常用的软件抗干扰技术
• 5.2.1 看门狗技术
• 5.2.2 数字滤波法
• 5.2.3 开关量的软件抗干扰
• 6 矿用锚杆支护静态电阻应变仪防爆设计
• 6.1 爆炸的概念
• 6.2 外壳的防爆设计
• 6.3 本质安全型电源及电气防爆设计
• 6.4 应变仪防爆电源的设计
• 7 实验室调试
• 7.1 综合调试
• 7.2 模拟现场调试
• 7.2.1 HL-HB 小型称重传感器模拟测力锚杆
• 7.2.2 实验过程及实验数据
• 结论
• 参考文献
• 附录A 静态电阻应变仪硬件电路图
• 作者简历
• 学位论文数据集