单线圈三向压力传感器的自干扰特性与标定研究

本文主要探讨的是三向压力传感器在流变应力恢复法地应力测量中的应用和特性研究。流变应力恢复法作为一种在煤矿深部软弱围岩地应力测量的有效手段，通过在巷道围岩中设置压力传感器，利用注浆技术使岩体恢复原始应力状态，然后通过监测传感器的应力响应来分析地应力。文章的焦点在于一种单线圈电流型振弦式三向压力传感器的设计和性能评估。 该传感器采用全密封防水立方体结构，包含三个互相垂直的压力传感面，每个面直径为65mm，由304不锈钢制成。其工作原理基于弹性力学，当承受外荷载时，承载板弯曲变形，钢弦随之伸长。通过激振线圈激发钢弦振动，磁阻抗的变化导致线圈感应出的磁阻频率与钢弦的自振频率相关，进而计算压力。 公式（1）给出了压力与输出频率的关系，而公式（2）则简化为压力与频率差的线性关系，其中的标定系数K取决于传感器的几何尺寸、材料属性和弹性模量等参数。实验部分，文章进行了单向和三向加载标定试验，旨在研究传感器的重复性、线性度以及压力传感面之间可能存在的自干扰特性。 重复性和线性度是衡量传感器性能的重要指标，它们决定了传感器在多次测量中的精度和一致性。而自干扰特性，则关注多个压力传感面之间由于结构或电磁耦合产生的相互影响，这对于多点压力测量的准确性至关重要。通过细致的试验和数据分析，可以优化传感器设计，提高测量精度，从而确保流变应力恢复法在复杂地质条件下的地应力测量效果。 总结来说，本文的研究为深入理解单线圈电流型振弦式三向压力传感器在流变应力恢复法中的实际应用提供了关键数据支持，对于提升煤矿深部地应力测量的可靠性具有重要意义。