地应力监测传感器的制作方法

本发明涉及应力测量设备，具体涉及一种地应力监测传感器。

背景技术：

1、地应力是存在于地壳中的应力，即由于岩石形变而引起的介质内部单位面积上的作用力。在矿石开采过程中，特别是煤矿开采过程中，矿石或岩石受到破坏可能导致地应力平衡破坏，引发岩层崩塌、矿井倒塌等严重事故，因此需要设置地应力监测设备以监测地应力的变化。但是，相关技术中的地应力监测设备均需外接电源或内置电池，以对地应力监测设备内的压力感应部件供电，使压力感应部件保持运行，导致地应力监测设备的结构复杂，且在安装过程中受到外接电源和电池更换的制约，限制地应力监测设备的安装位置和排布方式。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种地应力监测传感器，该地应力监测传感器通过摩擦纳米发电机对地应力进行检测，并且无需连接电源和电池。

2、本发明实施例的地应力监测传感器包括：

3、外壳组件，所述外壳组件可受力变形；

4、内壳组件，所述内壳组件设在所述外壳组件的内腔中，并与所述外壳组件相连，所述内壳组件与所述外壳组件之间形成用于容纳压力介质的介质腔室，所述内壳组件设有连通孔，所述连通孔与所述介质腔室连通；

5、滑动件，所述滑动件设在所述内壳组件的内腔中，并将所述内壳组件的内腔分隔为第一子腔和第二子腔，所述第一子腔与所述连通孔连通，所述滑动件可在所述第一子腔内压力介质的驱动下相对于所述内壳组件移动；

6、摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机包括第一摩擦件和第二摩擦件，所述第一摩擦件设在所述滑动件上，所述第二摩擦件设在所述内壳组件的内壁上，所述第二摩擦件可在所述滑动件移动的过程中与所述第一摩擦件接触。

7、本发明实施例的地应力监测传感器在外壳组件和内壳组件之间的介质腔室设置压力介质，并通过连通孔使压力介质能够进入内壳组件的内腔并驱动滑动件移动，以触发摩擦纳米发电机。当外壳组件在地应力作用下产生变形时，压力介质在变形的压力作用下推动滑动件移动，以使滑动件上的第一摩擦件与内壳组件内壁上的第二摩擦件接触摩擦，并产生电信号，从而通过电信号对地应力进行检测和监测，且无需连接电源和电池。

8、在一些实施例中，所述滑动件包括：

9、分隔部，所述分隔部的外周面与所述内壳组件的内周面密封连接，以将所述内壳组件的内腔分隔为所述第一子腔和所述第二子腔；

10、安装部，所述安装部设在所述分隔部形成所述第二子腔的一端，所述安装部的外周面与所述内壳组件的内周面间隔设置，所述安装部的外周面设有所述第一摩擦件。

11、在一些实施例中，所述第一摩擦件为环绕在所述安装部的外周面的环形，所述第二摩擦件为环绕在所述内壳组件的内周面的环形。

12、在一些实施例中，所述第二摩擦件在所述滑动件移动的过程中始终位于所述第二子腔内。

13、在一些实施例中，所述滑动件还包括延长部，所述延长部连接在所述分隔部和所述安装部之间。

14、在一些实施例中，所述第二摩擦件为至少两个，至少两个所述第二摩擦件沿所述滑动件的移动方向间隔排布。

15、在一些实施例中，沿所述滑动件的移动方向，至少两个所述第二摩擦件与所述第一摩擦件的接触面积增加。

16、在一些实施例中，所述地应力监测传感器还包括弹性件，所述弹性件连接在所述滑动件与所述内壳组件，或者连接在所述滑动件与所述外壳组件之间，以驱动所述滑动件相对于所述内壳组件反向移动。

17、在一些实施例中，所述外壳组件包括外壳本体和基座，所述外壳本体设有连通的开口和内腔，所述外壳本体设有开口的一端与所述基座可拆卸地连接，所述外壳本体可受力变形；

18、所述内壳组件包括内壳本体，所述内壳本体设有连通的开口和内腔，所述内壳本体设有开口的一端与所述基座可拆卸地连接，所述内壳本体的另一端设有所述连通孔，所述内壳本体位于所述外壳本体的内腔中，并与所述外壳本体之间形成所述介质腔室，所述内壳本体的内腔中设有所述滑动件和所述摩擦纳米发电机。

19、在一些实施例中，所述地应力监测传感器还包括线缆防水接头和线缆，所述线缆防水接头设在所述基座上，并与所述内壳本体的开口相对设置，所述第二摩擦件连接所述线缆，所述线缆由所述线缆防水接头延伸至所述外壳组件外。

技术特征：

1.一种地应力监测传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的地应力监测传感器，其特征在于，所述滑动件(4)包括：

3.根据权利要求2所述的地应力监测传感器，其特征在于，所述第一摩擦件(51)为环绕在所述安装部(42)的外周面的环形，所述第二摩擦件(52)为环绕在所述内壳组件(2)的内周面的环形。

4.根据权利要求1所述的地应力监测传感器，其特征在于，所述第二摩擦件(52)在所述滑动件(4)移动的过程中始终位于所述第二子腔(23)内。

5.根据权利要求2所述的地应力监测传感器，其特征在于，所述滑动件(4)还包括延长部(43)，所述延长部(43)连接在所述分隔部(41)和所述安装部(42)之间。

6.根据权利要求1所述的地应力监测传感器，其特征在于，所述第二摩擦件(52)为至少两个，至少两个所述第二摩擦件(52)沿所述滑动件(4)的移动方向间隔排布。

7.根据权利要求6所述的地应力监测传感器，其特征在于，沿所述滑动件(4)的移动方向，至少两个所述第二摩擦件(52)与所述第一摩擦件(51)的接触面积增加。

8.根据权利要求1所述的地应力监测传感器，其特征在于，还包括弹性件(6)，所述弹性件(6)连接在所述滑动件(4)与所述内壳组件(2)，或者连接在所述滑动件(4)与所述外壳组件(1)之间，以驱动所述滑动件(4)相对于所述内壳组件(2)反向移动。

9.根据权利要求1所述的地应力监测传感器，其特征在于，所述外壳组件(1)包括外壳本体(11)和基座(12)，所述外壳本体(11)设有连通的开口和内腔，所述外壳本体(11)设有开口的一端与所述基座(12)可拆卸地连接，所述外壳本体(11)可受力变形；

10.根据权利要求9所述的地应力监测传感器，其特征在于，还包括线缆防水接头(7)和线缆(8)，所述线缆防水接头(7)设在所述基座(12)上，并与所述内壳本体(24)的开口相对设置，所述第二摩擦件(52)连接所述线缆(8)，所述线缆(8)由所述线缆防水接头(7)延伸至所述外壳组件(1)外。

技术总结本发明提供一种地应力监测传感器，所述地应力监测传感器包括外壳组件、内壳组件、滑动件和摩擦纳米发电机，内壳组件连接在外壳组件内，并与外壳组件之间形成介质腔室，内壳组件设有连通介质腔室的连通孔，滑动件设在内壳组件内，并分隔产生第二子腔和连通连通孔的第一子腔，摩擦纳米发电机包括设在滑动件的第一摩擦件和设在内壳组件内壁的第二摩擦件。本发明的地应力监测传感器在外壳组件受地应力产生变形时，压力介质在变形的压力作用下推动滑动件移动，以使滑动件上的第一摩擦件与内壳组件内壁上的第二摩擦件接触摩擦，并产生电信号，从而通过电信号对地应力进行检测和监测，且无需连接电源和电池。技术研发人员：冯彦军,任建超,刘茂福,赵燚,白荣财,丁维波,高卫卫,肖琪,王丹影受保护的技术使用者：陕西陕煤曹家滩矿业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4