一种用于井筒冻结施工实验的传感器组的制作方法

1.本实用新型涉及冻结施工技术领域，具体涉及一种用于井筒冻结施工实验的传感器组。


背景技术：

2.随着煤矿建并技术的发展，特殊凿井技术也有了长足的进步，特别是冻结法施工深厚冲积层井筒的掘砌技术得到了快速的发展，形成了钻孔、冻结、掘进、砌壁等一系列完整的技术系统，目前已成为施工深厚冲积层立井井简主要的施工方法，冻结法凿井的主要原理就是在地面按设计钻冻结钻孔到预计需冻结的深度，然后在冻结钻孔内下冻结管，利用冻结站内的制冷设备压缩低温盐水在冻结钻孔内循环流动，形成冻结帷幕，当冻结帷幕达到设计强度后，就可以在冻结帷幕的保护下进行井简掘砌。
3.公开号为cn107024498a的一种透明土的冻结实验装置及使用方法，通过透明土能够直观的看到冻结时土体内部的结构变化，对冻结孔布置、冻结壁扩展情况、冻结壁温度场、位移场的变化等都能够直观的观测到，但其传感器的布置只设置在外层，不能够精确的反应实验过程的数据过程，因此可能会因为实验样本数据不足导致的误差，从而影响实验结果。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可以使测量数值更加精准，减少误差，且更加直观的表达出实验过程中土层的变化的用于井筒冻结施工实验的传感器组。
5.本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是：
6.一种用于井筒冻结施工实验的传感器组，包括传感器组单元，所述传感器组单元设置有多个，多个所述传感器组单元分布在沿井筒内实验土高度方向设置的上层、中层和下层上，所述传感器组单元包括呈中心对称分布、且向中心点延伸的多个径向测量组以及相邻的两个所述径向测量组之间设置的水平测量组和轴向测量组，所述水平测量组的两端分别与处于水平位置相邻的两个所述径向测量组连接，与所述径向测量组连接成网状；所述轴向测量组的两端分别与处于上下位置相邻的两个所述径向测量组连接，且所述轴向测量组位于上下位置相邻的两个所述径向测量组上远离中心点的一端，以使所述径向测量组、水平测量组和轴向测量组围成网笼体。
7.所述径向测量组包括沿径向方向布置的牵拉线路、三个温度传感器组件和两个拉力传感器组件，三个所述温度传感器组件与两个所述拉力传感器组件间隔设置，并通过所述牵拉线路连接起来。
8.所述水平测量组包括连接水平方向上相邻的两个径向测量组的牵拉线路、两个所述温度传感器组件和一个所述拉力传感器组件，一个所述拉力传感器组件设置在两个所述温度传感器组件之间，并通过所述牵拉线路连接起来；所述水平测量组中的两个所述温度
传感器组件分别为水平位置上相邻的两个所述径向测量组中包括的三个温度传感器组件中的处于中间位置上的两个所述温度传感器组件。
9.所述轴向测量组包括连接轴向方向上相邻的两个径向测量组的牵拉线路、两个所述温度传感器组件和一个所述拉力传感器组件，一个所述拉力传感器组件设置在两个所述温度传感器组件之间，并通过所述牵拉线路连接起来；所述轴向测量组中的两个所述温度传感器组件分别为轴向位置上上下相邻的两个所述径向测量组中包括的三个温度传感器组件中的远离中心点的一端位置上的两个所述温度传感器组件。
10.所述牵拉线路包括线缆护套、第一线缆和第二线缆，所述第一线缆一端与所述温度传感器组件连接，另一端与所述拉力传感器组件连接，所述第二线缆的两端分别连接相邻的两个所述温度传感器组件，所述线缆护套位于所述温度传感器组件和所述拉力传感器组件之间，且所述线缆护套套设在所述第一线缆和第二线缆的外部。
11.所述第二线缆上位于所述拉力传感器组件处设有长度补偿段。
12.所述温度传感器组件包括保护壳和温度传感器，所述保护壳上开设有传感器触头槽，所述温度传感器位于所述保护壳的内部，且所述温度传感器的传感部位贯穿所述传感器触头槽，所述保护壳的侧壁开设有线缆槽，所述第一线缆和第二线缆的两端贯穿所述线缆槽后均与所述温度传感器固定连接。
13.所述拉力传感器组件包括安装座和拉力感应元件，所述安装座分设在所述拉力感应元件的两端，且两个所述安装座上远离所述拉力感应元件的一端通过所述第一线缆与位于所述拉力传感器组件两侧的所述温度传感器组件连接。
14.本实用新型的积极有益效果：
15.通过在实验土的上层、中层和下层均匀的布设传感器组单元，同一层内由水平测量组与径向测量组围成网状，层与层之间通过轴向测量组连接围成网笼体，使整个实验土层内部设置立体的监控点，精确的检测土层的温度、应力变化，以便做出三维的温度、应力变化展示图，可以使测量数值更加精准，减少误差，且更加直观的表达出实验过程中土层的变化，有利于学生们学习。
附图说明
16.图1为本实用新型一种用于井筒冻结施工实验的传感器组的结构示意图；
17.图2为图1中传感器组单元的俯视结构示意图；
18.图3为图1中温度传感器组件、拉力传感器和牵拉线路之间的连接结构示意图；
19.图4为图3中保护壳的结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的解释和说明：
21.参见图1、图2、图3和图4，图中：1
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传感器组单元，2
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径向测量组，3
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水平测量组，4
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轴向测量组，5
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牵拉线路，5
‑1‑
线缆护套，5
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第一线缆，5
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第二线缆，5
‑4‑
长度补偿段，6
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温度传感器组件，6
‑1‑
保护壳，6
‑2‑
温度传感器，6
‑3‑
传感器触头槽，6
‑4‑
线缆槽，7
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拉力传感器组件，7
‑1‑
安装座，7
‑2‑
拉力感应元件。
22.实施例：一种用于井筒冻结施工实验的传感器组，包括传感器组单元1，所述传感
器组单元1设置有多个，多个所述传感器组单元1分布在沿井筒内实验土高度方向设置的上层、中层和下层上，所述传感器组单元1包括呈中心对称分布、且向中心点延伸的多个径向测量组2以及相邻的两个所述径向测量组2之间设置的水平测量组3和轴向测量组4，所述径向测量组2包括沿径向方向布置的牵拉线路5、三个温度传感器组件6和两个拉力传感器组件7，三个所述温度传感器组件6与两个所述拉力传感器组件7间隔设置，并通过所述牵拉线路5连接起来；径向测量组2上分布的三个温度传感器组件6和两个拉力传感器组件7可以沿涂层的水平、径向方向进行测量。
23.所述水平测量组3的两端分别与处于水平位置相邻的两个所述径向测量组2连接，与所述径向测量组2连接成网状；所述水平测量组3包括连接水平方向上相邻的两个所述径向测量组2的牵拉线路5，两个所述温度传感器组件6和一个所述拉力传感器组件7，一个所述拉力传感器组件7设置在两个所述温度传感器组件6之间，并通过所述牵拉线路5连接起来；所述水平测量组3中的两个所述温度传感器组件6分别为水平位置上相邻的两个所述径向测量组2中包括的三个温度传感器组件6中的处于中间位置上的两个所述温度传感器组件6；水平测量组3上分布的两个所述温度传感器组件6和一个所述拉力传感器组件7可以沿涂层的水平、周向方向进行测量，水平测量组3与径向测量组2围成网状，可以在土层的一个平面形成蛛网状分布的传感器检测点，对于土层内、外以及整个圆周方向均可以检测出涂层的温度以及是否变形，可以在布设传感器组单元的平面内精确的检测土层的温度和应力变化。
24.所述轴向测量组4的两端分别与处于上下位置相邻的两个所述径向测量组2连接，且所述轴向测量组4位于上下位置相邻的两个所述径向测量组2上远离中心点的一端，以使所述径向测量组2、水平测量组3和轴向测量组4围成网笼体；使整个实验土层内部设置立体的监控点，做出三维的温度、应力变化展示图，可以使测量数值更加精准，减少误差，且更加直观的表达出实验过程中土层的变化，有利于学生们学习。
25.所述轴向测量组4包括连接轴向方向上相邻的两个所述径向测量组2的牵拉线路5、两个所述温度传感器组件6和一个所述拉力传感器组件7，一个所述拉力传感器组件7设置在两个所述温度传感器组件6之间，并通过所述牵拉线路5连接起来；所述轴向测量组4中的两个所述温度传感器组件6分别为轴向位置上上下相邻的两个所述径向测量组2中包括的三个温度传感器组件6中的远离中心点的一端位置上的两个所述温度传感器组件6。
26.所述牵拉线路5包括线缆护套5
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1、第一线缆5
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2和第二线缆5
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3，所述第一线缆5
‑
2一端与所述温度传感器组件6连接，另一端与所述拉力传感器组件7连接，所述第二线缆5
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3的两端分别连接相邻的两个所述温度传感器组件6，所述线缆护套5
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1位于所述温度传感器组件6和所述拉力传感器组件7之间，且所述线缆护套5
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1套设在所述第一线缆5
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2和第二线缆5
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3的外部。
27.其中，第一线缆5
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2连接各个所述拉力传感器组件7，并与检测设备连接，用于传输各个所述拉力传感器组件7采集到的应力数据，第二线缆5
‑
3连接各个温度传感器组件6，并与检测设备连接，用于传输各个温度传感器组件6采集到的温度数据，并且第二线缆5
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3在位于所述拉力传感器组件7处设有长度补偿段5
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4，成弯曲状，拉伸时有余量，可以在所述拉力传感器组件7受力变形时收缩，能够避免影响所述拉力传感器组件7受到的拉力。
28.所述温度传感器组件6包括保护壳6
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1和温度传感器6
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2，所述保护壳6
‑
1上开设有
传感器触头槽6
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3，所述温度传感器6
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2位于所述保护壳6
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1的内部，且所述温度传感器6
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2的传感部位贯穿所述传感器触头槽6
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3，所述保护壳6
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1的侧壁开设有线缆槽6
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4，所述第一线缆5
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2和第二线缆5
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3的两端贯穿所述线缆槽6
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4后均与所述温度传感器6
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2固定连接，通过设置面积相对较大的保护壳6
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1，一方面可以用于对内部的温度传感器6
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2起到保护作用，还可以在土壤变形时增大与土壤之间的阻力，从而可以减小所述拉力传感器组件7测量值的误差。
29.所述拉力传感器组件7包括安装座7
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1和拉力感应元件7
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2，所述安装座7
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1分设在所述拉力感应元件7
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2的两端，且两个所述安装座7
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1上远离所述拉力感应元件7
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2的一端通过所述第一线缆5
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2与位于所述拉力传感器组件7两侧的所述温度传感器组件6连接，通过设置带有安装座7
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1和拉力感应元件7
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2组成的拉力传感器组件7，方便通过安装座7
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1与第一线缆5
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2连接和固定。
30.在设置土层时，先逐层的铺设传感器组单元1，传感器组单元1包括呈中心对称分布、且向中心点延伸的多个径向测量组2，径向测量组2上分布的三个温度传感器组件6和两个拉力传感器组件7可以沿涂层的水平、径向方向进行测量，相邻的两个径向测量组2之间固设有水平测量组3，水平测量组3上分布的两个所述温度传感器组件6和一个所述拉力传感器组件7可以沿涂层的水平、周向方向进行测量，水平测量组3与径向测量组2围成网状，可以在土层的一个平面形成蛛网状分布的传感器检测点，对于土层内、外以及整个圆周方向均可以检测出涂层的温度以及是否变形，可以在布设传感器组单元的平面内精确的检测土层的温度和应力变化，并且传感器组单元1均匀分布在实验土的上层、中层和下层，层与层之间通过轴向测量组4连接围成网笼体，使整个实验土层内部设置立体的监控点，做出三维的温度、应力变化展示图，可以使测量数值更加精准，减少误差，且更加直观的表达出实验过程中土层的变化，有利于学生们学习。
31.以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。