煤矿锚索测力传感器

泰安华纳机电

煤矿锚索测力传感器是监测锚索支护系统受力状态、保障井下巷道围岩稳定的关键设备，其核心功能是实时或定期检测锚索所承受的拉力，预防因锚索受力过载或松弛导致的顶板垮塌等安全事故。其工作原理基于力学信号转换，即通过特定传感元件将锚索的拉力（物理力）转化为可测量、可读取的电信号或机械信号，具体可分为以下几类主流技术原理：
一、主流工作原理分类及详解
根据传感元件和信号转换方式的不同，煤矿锚索测力传感器主要分为电阻应变式、振弦式、液压式三大类，其中前两类在煤矿井下应用最广泛。
1. 电阻应变式（最常用）
电阻应变式是目前煤矿锚索测力传感器的主流技术，核心依赖 “金属应变效应”—— 金属导体在受力变形时，其电阻值会随变形程度发生线性变化，通过测量电阻变化可反推受力大小。
核心组件：应变片（粘贴在弹性敏感元件上）、信号处理电路（惠斯通电桥）、传输线缆。
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工作流程：
受力传递：
锚索拉力通过传感器的受力底座（如锚索托盘、测力计外壳）传递到内部的弹性敏感元件（通常为高强度合金钢制成的圆环、柱体或梁结构），使弹性元件产生微小弹性变形（拉伸或压缩）。
应变转化：
粘贴在弹性元件表面的电阻应变片随弹性元件同步变形，其金属栅丝的长度和截面积发生改变，导致电阻值变化（拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小）。
信号转换：
应变片接入惠斯通电桥电路（由 4 个应变片组成，其中 2 个受拉、2 个受压，提高灵敏度和抗干扰能力），当应变片电阻变化时，电桥失去平衡，输出与应变（即受力）成正比的微弱电压信号（通常为 mV 级）。
信号处理：
微弱电压信号经放大电路、滤波电路（滤除井下电磁干扰）处理后，可通过数显模块直接显示拉力值，或传输至矿用监测系统（如 KJ 系列煤矿安全监控系统）实现远程实时监测。
煤矿适配性：
具备精度高（拉力测量误差通常≤1% FS）、响应速度快（毫秒级）、体积小（可集成在锚索托盘内）的特点，且可通过防爆设计（如 Ex d I Mb）适配井下瓦斯、粉尘等危险环境。