量測儀器與方法

1、圍巖壓力及兩層支護間壓力監(jiān)測量測儀器與方法接觸壓力量測儀器根據(jù)測試原理和測力計結構不同分為夜壓式測力計和電測式測力計。液壓枕液壓式測力計的優(yōu)點是結構簡單、可靠，現(xiàn)場直接讀數(shù)，使用比較方便。電測式測力計的優(yōu)點是測量精度高，可遠距離和長期觀測。本節(jié)以電測式中鋼弦式壓力盒為例，介紹其原理及測試方法。鋼弦式測試技術屬于“非電量電測法”的范疇，測試工作系統(tǒng)一般由鋼弦式傳感囂和鋼弦頻率測定儀組成。1弦測法原理在傳感器中有一根張緊的鋼弦，當傳感器受外力作用時弦的內應力發(fā)生變化，隨著弦的內應力改變，自振頻率也相應地發(fā)生變化，弦的張力越大，自振頻率越高，反之，自振頻率越低。因此利用鋼弦張拉不同(應力不同)而它的

2、自振頻率也相應變化的原理，可由測其鋼弦的頻率變化而得知引起鋼弦應力變化的壓力盒薄膜所受壓力的變化，其關系為： P=K(f2-f20)式中：f一壓力盒受壓后鋼弦的頻率； f0壓力盒未受壓時鋼弦的初頻； P壓力盒薄膜所受的壓力； K-壓力盒系數(shù)。量測鋼弦頻率的方法是使鋼弦在電磁力的作用下激振，起振后將振動頻率轉換成電量再進行頻率量測。鋼弦的激振方式通常有兩種：間歇式激振和連續(xù)等幅激振。鋼弦式壓力盒，作為一種彈性受力元件，具有性能穩(wěn)定，便于遠距離、多點觀測，受溫度與其他外界條件干擾小的優(yōu)點。但它也存在著工作條件與標定條件不一致的弱點，還存在著與埋設介質間的剛度匹配、壓力盒的邊績效應等同題。近年來，為

3、了克服上述缺點，將單膜改為雙膜式壓力盒，雙模式壓力盒結構見圖1所示。圖1 鋼弦式雙模式壓力盒結構1- 剛性板；2-彈性板；3-傳力軸；4-弦夾；5-鋼弦2鋼弦式壓力盒的性能試驗 壓力盒的性能好壞，直接影響壓力測量值的可靠性和精確度。對于具有一定靈敏度的鋼弦式壓力盒，應保證其工作頗率，特別是初始頻率的穩(wěn)定；壓力與頻率關系的重復性好，故應用前應對其進行各項性能試驗。（1）鋼弦抗滑性能試驗 鋼弦通常用鋪釘夾緊裝置安裝并經(jīng)過熱處理?？够栽囼灂r，將壓力盒放在頻率為50周s的電振動臺上持續(xù)振動1015s，然后檢查其結構的初頻變化情況。此外，還應做錘擊試驗。用小木錘以15次min和n的速度垂直敲打壓力盒承

4、壓膜，持續(xù)2min再測量其初頻變化；若初頻變化在10Hz以內，則可認為性能良好，否則必須卸下鋼弦重新安裝。（2）密封防潮試驗試驗時，將壓力盒放在專設的壓力罐中，先讓其在水中浸泡7d，然后加04MPa的壓力，恒壓6h取出壓力盒并啟開，檢查其密封質量；若無滲漏現(xiàn)象，則可以認為密封防潮良好可以使用，否則應更換密封圈。壓力盒密封試驗裝置如圖2所示。圖2 壓力盒密封試驗裝置1-壓力盒；2-引線；3-壓力表；4-壓力泵接口；5-壓力缸；6-水(3)穩(wěn)定性試驗 穩(wěn)定性試驗是為了檢查鋼弦壓力盤的初始頻率在一段較長的時間內是否保持不變。其方法是把已經(jīng)做過抗滑和密封防潮試驗的壓力盎在完全不受荷載的情況下靜置1年，再測量其初始頻率值；若仍在1OHz的頻差范圍內，可認為是穩(wěn)定可靠的。(4)重復性試驗 壓力盒的壓力與頻率重復性，系指在同一試驗條件下，壓力與頻率對應關系的重復性能。壓力盒重復性能好，其工作頻率也一定穩(wěn)定可靠，其試驗方法與壓力盒的標定方法相同。3鋼弦式壓力盒的標定 壓力盒標定，是指在室內測定每個壓力盒頻率與壓力之同的對應關系，并繪出它們的關系特性曲線，以便現(xiàn)場測試使用。標定是在壓力缸或材料試驗機上進行的，如圖3所示。 圖2 壓力盒標定裝置1-油壓罐；2-密封圈；3-壓力盒；4-鋼弦頻率儀；5-激發(fā)放大器；6-壓力泵 ；7-壓力表標定前，應先將壓力盒預壓3次(反復由零加