自上世紀(jì)八十年代末期起，我國華東區(qū)域如徐州、大屯、淮北、兗州、永夏等礦區(qū)頻繁遭遇井筒井壁破裂的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這些事故多發(fā)生在表土與基巖交界的關(guān)鍵區(qū)域，對煤礦作業(yè)的安全與效率構(gòu)成了重大威脅。鑒于此，實(shí)施對井筒運(yùn)行狀態(tài)的即時(shí)監(jiān)控，及時(shí)捕捉并處理潛在問題，成為了保障煤礦安全生產(chǎn)的迫切需求。

　　煤礦井筒，作為承載開采作業(yè)的重要結(jié)構(gòu)，通常采用鋼筋混凝土構(gòu)建，其應(yīng)變狀態(tài)是評估井筒承載能力、結(jié)構(gòu)健康及安全性的關(guān)鍵指標(biāo)。然而，傳統(tǒng)的應(yīng)變測量方法因需長期埋設(shè)傳感器于惡劣的井下環(huán)境，面臨傳感器難以維護(hù)、信號易受干擾及數(shù)據(jù)不穩(wěn)定等難題。為解決這一困境，南京峟思研發(fā)一種創(chuàng)新的振弦式應(yīng)變傳感器，可實(shí)現(xiàn)對井筒狀態(tài)的連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測。

　　振弦式應(yīng)變傳感器的運(yùn)行機(jī)制

　　振弦式應(yīng)變計(jì)巧妙運(yùn)用了弦振動頻率與弦張力之間的動態(tài)關(guān)系，作為應(yīng)變測量的核心原理。在電磁力的驅(qū)動下，鋼弦以其固有的頻率振動。出廠時(shí)，傳感器內(nèi)置的鋼弦已預(yù)設(shè)一定初始拉力，對應(yīng)著特定的初始頻率。一旦傳感器被嵌入井筒混凝土中，隨著井筒結(jié)構(gòu)的微小形變，鋼弦的拉力隨之變化，進(jìn)而引起振動頻率的偏移。通過捕捉并分析這一頻率變化，即可精確計(jì)算出井筒的應(yīng)變狀態(tài)。

　　數(shù)據(jù)采集與處理的智能化

　　振弦式應(yīng)變傳感器鋼弦產(chǎn)生振蕩，MCU數(shù)據(jù)采集設(shè)備精準(zhǔn)捕捉這一頻率信號，通過復(fù)雜算法處理，直接轉(zhuǎn)化為井筒的應(yīng)變值，并實(shí)時(shí)顯示在液晶屏幕上。同時(shí)，數(shù)據(jù)通過無線或有線方式傳輸至中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)井筒狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　振弦式應(yīng)變計(jì)不僅具備低功耗、低成本、易于部署與維護(hù)的顯著特點(diǎn)，更在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性上表現(xiàn)出色。其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性、長壽命以及廣泛的適應(yīng)性，已得到多個(gè)煤礦井筒監(jiān)測項(xiàng)目的驗(yàn)證。這些成功案例充分證明了振弦式應(yīng)變傳感器在提升煤礦安全生產(chǎn)水平、預(yù)防井筒事故方面的巨大潛力與價(jià)值，是煤礦行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與升級的重要成果，值得廣泛推廣與應(yīng)用。