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题名正交试验设计的FBG测力锚杆结构封装优化及应用
被引量：12
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作者
梁敏富
方新秋
陈宁宁
吴刚
薛小妹
宋扬
张璠
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机构
中国矿业大学矿业工程学院
中国矿业大学智能化开采研究中心
中国矿业大学经济管理学院
中国矿业大学信息与控制工程学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期2950-2960,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51874276,52004273)
江苏省自然科学基金青年基金资助项目(BK20200639)。
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文摘
煤矿智能化开采是我国煤炭开采技术发展的新阶段,智能感知又是煤矿智能化开采的核心技术之一。针对深部巷道变形速度快、变形量大、底臌严重、难以形成统一的指导性锚杆支护方案等问题,提出一种能感知锚杆杆体轴力的FBG传感器及围岩状态感知监测系统。基于光纤光栅传感基本原理,研究了FBG测力锚杆的关键技术,包括测力锚杆的结构设计、测力锚杆的工作原理和应变传递机理;对比分析了基体表面粘贴封装和基体刻槽封装的FBG传感器应变传递规律,揭示了FBG传感器的应变传递变化规律及影响因素。运用正交试验法探究了黏结剂的剪切模量、凹槽的形状以及光纤光栅的粘贴长度对应变传递效率的影响特征,提出9种试验方案,并设计3组锚杆拉伸试验以获得测试结果。通过极差分析得到:按照对应变传递效率影响大小排序,黏结剂种类对应变传递效率造成的影响最大,其次为凹槽形状和光纤光栅粘贴长度;确定了最优封装方案,即使用AB环氧树脂胶,凹槽形状为半圆形且粘贴长度为100 mm时应变传递效率最大。通过方差分析得到:黏结剂种类对应变传递效率的作用显著,其次为凹槽形状,光纤光栅粘贴长度对应变传递效率的作用不显著。在寺家庄矿15106回风巷建立了围岩状态感知监测系统并进行测试,应用效果显著。
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关键词
传感器封装技术
测力锚杆
正交试验
光纤光栅
应变传递
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Keywords
sensor encapsulation technology
dynamometry bolt
orthogonal test
fiber Bragg grating
strain transfer
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分类号
TD353
[矿业工程—矿井建设]
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