光纤与电子传感器负压波信号对比实验 被引量：1

1

作者 赵林 王纪强 李振 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期610-615,共6页

负压波技术是管道泄漏监测的有效手段。为获取更精确的负压波拐点信息,提高信噪比,采用102.8 m管道实验平台,根据不同环境下传感器监测负压波信号,对光纤传感器与传统电子压力传感器在响应时间、静态稳定性、抗电磁干扰等方面进行了对... 负压波技术是管道泄漏监测的有效手段。为获取更精确的负压波拐点信息,提高信噪比,采用102.8 m管道实验平台,根据不同环境下传感器监测负压波信号,对光纤传感器与传统电子压力传感器在响应时间、静态稳定性、抗电磁干扰等方面进行了对比实验分析。实验结果表明,在同等的管道工况下,光纤传感器从泄漏负压波信号的获取到压力信号的重新恢复稳定约需30 ms,远优于电子传感器500 ms的响应时间。在静态稳定性实验中,光纤传感器压力信号输出稳定,压力波动范围±0.001 MPa,远小于电子传感器压力输出变化±0.006 MPa。综合评价分析表明,光纤传感器具有良好的稳定性及抗电磁干扰性能,在管道泄漏监测及能源、化工等领域有着广阔的应用前景。 展开更多

关键词 负压波 光纤传感器 响应时间 稳定性

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特殊结构光纤光栅传感技术的研究

2

作者 于海鹰 刘潇 刘统玉 《微计算机信息》 2012年第10期41-43,共3页

本文综述了各种光纤光栅传感系统的研究现状。概括了各种传感器的基本工作原理,介绍了最新的光纤布拉格光栅(FBG)、D型光纤光栅(D-FBG)、长周期光纤光栅(LFBG)、啁啾光纤光栅(CFG)、斜布拉格光纤光栅(TFBG)传感系统,针对这些传感系统提... 本文综述了各种光纤光栅传感系统的研究现状。概括了各种传感器的基本工作原理,介绍了最新的光纤布拉格光栅(FBG)、D型光纤光栅(D-FBG)、长周期光纤光栅(LFBG)、啁啾光纤光栅(CFG)、斜布拉格光纤光栅(TFBG)传感系统,针对这些传感系统提出了优化和改进。 展开更多

关键词 光纤光栅 传感器 解调技术

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一种新型光纤油井井下压力传感器 被引量：4

3

作者 吕京生 郭士生 +1 位作者 王昌 闫波 《山东科学》 CAS 2011年第2期47-50,共4页

井下的温度和压力是直接影响石油采收率的重要因素。文中介绍了一种光纤光栅油井井下压力传感器，该传感器的量程大于50MPa。长期工作温度为-20～170℃，测量精度达到0．5％FS，经增敏后光纤光栅的压力系数为41．92pm／MPa。本传感器可... 井下的温度和压力是直接影响石油采收率的重要因素。文中介绍了一种光纤光栅油井井下压力传感器，该传感器的量程大于50MPa。长期工作温度为-20～170℃，测量精度达到0．5％FS，经增敏后光纤光栅的压力系数为41．92pm／MPa。本传感器可对油井井下的温度及压力长时间实时在线远距离监测，另外还具有结构简单、测量精度高、易于组网、本质安全等优点。在中国海油天津实验井实现了成功测井，突破了国内油井井下压力传感器的实验室研究界限，对油田提高采收率具有重要的意义。 展开更多

关键词 测井 光纤光栅 传感器 压力温度检测

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基于薄壁圆筒结构的光纤光栅瓦斯压力传感器 被引量：3

4

作者 宋广东 孟祥军 +3 位作者 宫志杰 胡宾鑫 刘统玉 李连庆 《山东科学》 CAS 2015年第1期51-55,共5页

为提高瓦斯压力监测的精度和准确性,设计了一种带温度补偿、基于薄壁圆筒结构的高灵敏度新型光纤光栅瓦斯压力传感器。通过理论分析,确定了传感器的结构和尺寸。该传感器采用内径15 mm、壁厚0.13 mm、材料为30Cr Mn Si A的薄壁圆筒。通... 为提高瓦斯压力监测的精度和准确性,设计了一种带温度补偿、基于薄壁圆筒结构的高灵敏度新型光纤光栅瓦斯压力传感器。通过理论分析,确定了传感器的结构和尺寸。该传感器采用内径15 mm、壁厚0.13 mm、材料为30Cr Mn Si A的薄壁圆筒。通过测试,传感器灵敏度为220 pm/MPa,瓦斯压力为10 MPa时光纤光栅中心波长漂移量为2.93 nm,基本误差小于0.05 MPa,具有较好的可重复性。现场应用表明,新型传感器具有较高精度,克服了温度对监测结果的影响。 展开更多

关键词 薄壁圆筒 光纤传感 掘进巷道 瓦斯压力

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光纤光栅传感器在路基沉降监测中的应用研究 被引量：5

5

作者 宋志强 张复荣 +2 位作者 赵林 周忠 刘统玉 《山东科学》 CAS 2011年第5期18-21,共4页

针对路基沉降变形监测工程中存在的耗费大量人力,无法实时掌握路况信息的问题,研制开发了温度不敏感型光纤光栅沉降位移传感器,其量程达到100 mm,测量精度0.1 mm。对两个多月的现场试验数据分析表明,光纤沉降位移传感器实时反映了路基... 针对路基沉降变形监测工程中存在的耗费大量人力,无法实时掌握路况信息的问题,研制开发了温度不敏感型光纤光栅沉降位移传感器,其量程达到100 mm,测量精度0.1 mm。对两个多月的现场试验数据分析表明,光纤沉降位移传感器实时反映了路基面的沉降状况,尤其对降水等因素引起的路基面沉降速率的变化能够及时准确的响应。 展开更多

关键词 光纤传感技术 路基沉降变形 光纤光栅 实时远程监测

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变压器绕组光纤光栅温度传感器的优化设计 被引量：2

6

作者 刘媛 赵林 +2 位作者 王纪强 侯墨语 李振 《山东科学》 CAS 2017年第2期55-60,共6页

基于光纤光栅原理,研制了直接测量变压器绕组内部温度的光纤传感器,对传感器的封装工艺、材料进行了优化设计,解决了热力场和应力影响问题。经过温度标定实验,对光纤温度传感器进行了温度校准。现场实验表明,光纤温度传感器与电子传感... 基于光纤光栅原理,研制了直接测量变压器绕组内部温度的光纤传感器,对传感器的封装工艺、材料进行了优化设计,解决了热力场和应力影响问题。经过温度标定实验,对光纤温度传感器进行了温度校准。现场实验表明,光纤温度传感器与电子传感器的测量温度能够保持较好的一致性和重复性,测量灵敏度小于0.1℃,测量精度可达到±0.5℃,满足变压器绕组内部温度的实时在线检测要求。 展开更多

关键词 变压器绕组 光纤光栅(FBG) 温度传感器 实时监测

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基于差分结构的光纤光栅应变传感器温度补偿 被引量：2

7

作者 李振 王纪强 +1 位作者 赵林 刘统玉 《山东科学》 CAS 2017年第5期50-54,共5页

针对基于差分结构的光纤应变传感器传统的温度补偿算法易产生测量误差的问题,本文将封装后的整个敏感结构一体化分析,通过实验标定得到光栅的温度敏感系数,简化了理论推导,并通过了应变实验测试。结果表明,进行温度补偿后,两光栅中心波... 针对基于差分结构的光纤应变传感器传统的温度补偿算法易产生测量误差的问题,本文将封装后的整个敏感结构一体化分析,通过实验标定得到光栅的温度敏感系数,简化了理论推导,并通过了应变实验测试。结果表明,进行温度补偿后,两光栅中心波长差与压强成线性变化,线性系数为0.7 pm/Pa,拟合度为0.999 5,能够有效抑制温度对波长的影响。 展开更多

关键词 光纤光栅 差分结构 温度补偿 应变测试

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基于光纤光栅加速度传感器的平面震动定位试验 被引量：1

8

作者 宋广东 王昌 +3 位作者 王金玉 赵永亮 张贞良 刘统玉 《金属矿山》 CAS 北大核心 2012年第3期32-36,共5页

岩石等介质在外力作用下发生变形或开裂破坏过程中,释放弹性能产生微震事件。基于光纤传感技术的微震监测系统采用光纤光栅加速度传感器,在信号传输过程中不受光强影响,传输距离远,本质安全,抗电磁干扰,克服了传统电子类微震传感器的缺... 岩石等介质在外力作用下发生变形或开裂破坏过程中,释放弹性能产生微震事件。基于光纤传感技术的微震监测系统采用光纤光栅加速度传感器,在信号传输过程中不受光强影响,传输距离远,本质安全,抗电磁干扰,克服了传统电子类微震传感器的缺点。为验证系统性能,进行了平面震动监测试验,利用最小二乘法实现震源平面定位。试验采集信号波形清晰,高信噪比,高阻尼,传感器布置在震源周围时,定位精度大大提高,震源定位误差并不随采样频率提高而降低。试验结果对光纤传感微震监测系统应用于煤矿井下冲击地压监测具有重要的借鉴意义。 展开更多

关键词 微震 光纤传感 平面定位 最小二乘法 采样频率

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光纤光栅传感器在机电设备振动监测中的应用 被引量：1

9

作者 李淑娟 王昌 +1 位作者 闵力 刘小会 《山东科学》 CAS 2015年第3期60-64,共5页

基于光纤光栅传感技术,设计了一种机电设备振动在线监测系统。通过测试,光纤光栅振动传感器具有较好的频响和重复性。将该系统应用于汽轮机的振动检测,实现了对设备状态的实时在线监测。该系统与标准加速度传感器及手持式速度仪进行了... 基于光纤光栅传感技术,设计了一种机电设备振动在线监测系统。通过测试,光纤光栅振动传感器具有较好的频响和重复性。将该系统应用于汽轮机的振动检测,实现了对设备状态的实时在线监测。该系统与标准加速度传感器及手持式速度仪进行了现场对比实验,测量结果基本一致。现场长时间监测应用结果表明,该系统具有较高的精度和稳定性。 展开更多

关键词 光纤光栅 机电设备 振动 状态监测

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熔锥耦合型光纤声发射传感器系统及其应用 被引量：5

10

作者 祁海峰 马良柱 +2 位作者 常军 尹奎龙 陈玉峰 《无损检测》 2011年第6期66-69,76,共5页

介绍了基于熔锥耦合技术的光纤声发射传感器和系统。系统响应频率为20～180kHz,有效峰值灵敏度为—55dB ref 1V/μbar。使用该系统实现了对局部放电超声信号的有效测量。光纤传感具有本质安全,抗电磁干扰等优点,在高电压强磁场环境下工... 介绍了基于熔锥耦合技术的光纤声发射传感器和系统。系统响应频率为20～180kHz,有效峰值灵敏度为—55dB ref 1V/μbar。使用该系统实现了对局部放电超声信号的有效测量。光纤传感具有本质安全,抗电磁干扰等优点,在高电压强磁场环境下工作可实现高灵敏度、长期稳定的远程监测,该系统有望在电力变压器局部放电在线监测中得到应用。 展开更多

关键词 声发射检测 光纤耦合 局部放电

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一种组合结构光纤光栅压力传感器 被引量：5

11

作者 赵林 姜龙 李连庆 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期60-62,66,共4页

针对目前能源化工领域压力监测需求,结合光纤双光栅感知原理,设计开发出一种满足实际工程应用的光纤光栅压力传感器。采用波纹管与悬臂梁相结合的传感结构,解决了温度对压力测量的交叉敏感问题,并通过详细的理论及标定试验分析了传感器... 针对目前能源化工领域压力监测需求,结合光纤双光栅感知原理,设计开发出一种满足实际工程应用的光纤光栅压力传感器。采用波纹管与悬臂梁相结合的传感结构,解决了温度对压力测量的交叉敏感问题,并通过详细的理论及标定试验分析了传感器的传感特性。实验结果表明,该传感器具有温度自补偿、线性度和重复性好、精度较高等优点,特别适合于石油、煤炭、化工等易燃、易爆环境的压力监测,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 光纤布喇格光栅 压力传感器 交叉敏感 线性度 可靠性

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基于差压原理的矿用光纤光栅风速传感器 被引量：8

12

作者 李振 王纪强 +2 位作者 赵林 张华文 刘统玉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期244-249,共6页

设计了一种新型的矿用光纤光栅风速传感器,利用差压原理实现风速转化,由波纹管、等强度悬臂梁和双光纤光栅组成差分敏感机构,并通过算法进一步进行温度补偿,有效克服了温度交叉敏感问题,提高了应变测量的灵敏度。文中推导了光纤光栅中... 设计了一种新型的矿用光纤光栅风速传感器,利用差压原理实现风速转化,由波纹管、等强度悬臂梁和双光纤光栅组成差分敏感机构,并通过算法进一步进行温度补偿,有效克服了温度交叉敏感问题,提高了应变测量的灵敏度。文中推导了光纤光栅中心波长变化量与风速的关系,同时对敏感机构进行了水压模拟试验,得到传感器敏感机构的灵敏度为0.703 pm/Pa,与理论值具有很好的吻合度;对风速传感器样机进行风洞试验测试,结果表明风速在0.2~20 m/s的情况下,传感器测量误差可基本控制在±0.3 m/s以内,并具有良好的线性关系。 展开更多

关键词 风速传感 差压原理 光纤光栅 差分敏感机构

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光纤多参数传感器研究 被引量：5

13

作者 刘统玉 李振 +4 位作者 孟祥军 赵林 王富奇 董果凤 王纪强 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期66-73,共8页

基于光纤Bragg光栅(FBG)检测原理,研发了适用于地下空间安全监测应用的光纤风速、温度、湿度等多参数传感器。光纤风速传感器基于激光致热光纤热线式流量检测原理,对于低风速有较高的灵敏度,风速从0变化到0.5 m/s时,FBG波长变化量为800 ... 基于光纤Bragg光栅(FBG)检测原理,研发了适用于地下空间安全监测应用的光纤风速、温度、湿度等多参数传感器。光纤风速传感器基于激光致热光纤热线式流量检测原理,对于低风速有较高的灵敏度,风速从0变化到0.5 m/s时,FBG波长变化量为800 pm,采用解调精度为1 pm的光纤光栅解调仪,风速分辨率为0.7 mm/s。光纤湿度传感器通过在FBG光栅表面均匀涂覆湿度敏感的聚酰亚胺溶液,湿度变化导致光纤应变变化进而实现湿度测量。对新型光纤光栅温湿度传感器的性能参数进行测试,实验测试结果显示,传感器监测灵敏度为4.2pm/%RH,检测精度小于±3%RH。 展开更多

关键词 光纤传感 地下空间 风速 温湿度

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基于光谱吸收的光纤甲烷监测系统在瓦斯抽采中的应用 被引量：22

14

作者 赵燕杰 王昌 +5 位作者 刘统玉 王哲 魏玉宾 李艳芳 尚盈 王黔 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2857-2860,共4页

研究了一种基于光谱吸收的光纤甲烷远程实时在线监测系统,分析了该系统在瓦斯抽采中的应用。该系统以1665nm波长半导体激光器作为光源,以单片机C8051F410为核心处理器,采用锯齿波信号实现了气体激光吸收光谱的波长调制,结合A/D转换电路... 研究了一种基于光谱吸收的光纤甲烷远程实时在线监测系统,分析了该系统在瓦斯抽采中的应用。该系统以1665nm波长半导体激光器作为光源,以单片机C8051F410为核心处理器,采用锯齿波信号实现了气体激光吸收光谱的波长调制,结合A/D转换电路、通讯电路和显示电路,可进行声光报警、LCD液晶显示等。利用内置参考池对激光波长漂移进行自适应调整,可以实现甲烷吸收线的锁定。该系统已在国内外建立多个示范工程,试验表明,该系统具有很好的稳定性,在0%~100%量程实现了分布式多点甲烷气体浓度的实时在线监测和显示,监测的灵敏度可达ppm量级,在煤矿瓦斯抽采领域具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 光谱吸收 瓦斯抽采 光纤传感器 甲烷监测 单片机

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基于DLL技术和COM组件技术实现LabVIEW和MATLAB混合编程 被引量：29

15

作者 宋广东 王昌 +2 位作者 王金玉 路璐 魏玉宾 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2013年第1期287-289,共3页

LabVIEW和MATLAB混合编程应用日益广泛,然而大多数开发软件在客户端应用时需要同步安装MATLAB,大大限制了软件的推广应用。针对LabVIEW和MATLAB混合编程开发软件发布后独立于MATLAB运行的要求,从LabVIEW和MATLAB共同支持的数据接口技术... LabVIEW和MATLAB混合编程应用日益广泛,然而大多数开发软件在客户端应用时需要同步安装MATLAB,大大限制了软件的推广应用。针对LabVIEW和MATLAB混合编程开发软件发布后独立于MATLAB运行的要求,从LabVIEW和MATLAB共同支持的数据接口技术出发,论述LabVIEW调用MATLAB计算代码的方法,比较每种接口技术的优势和缺点。通过实例实现了基于DLL(动态链接库)技术和COM(基于组件对象模型)组件技术的LabVIEW与MATLAB混合编程。成功实现了应用程序独立运行并明显改善了执行效率。 展开更多

关键词 LABVIEW MATLAB 混合编程 DLL COM组件

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自放大结构分布反馈光纤激光器输出特性 被引量：5

16

作者 宋志强 祁海峰 +2 位作者 郭健 王昌 彭纲定 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期98-101,共4页

在光敏性掺铒光纤上制作了45mm长非对称相移结构光纤光栅,构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光,实现了对前向输出激光信号的放大,并采用OptiSystem软件模拟了掺... 在光敏性掺铒光纤上制作了45mm长非对称相移结构光纤光栅,构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光,实现了对前向输出激光信号的放大,并采用OptiSystem软件模拟了掺铒光纤长度与增益的关系.为了保持输出激光的窄线宽和低噪音特性,利用布喇格波长与激光相同的光纤光栅和光纤环行器构成光窄带滤波器,对放大后激光信号的ASE噪音进行滤除.研究表明:所设计的激光器结构充分利用了泵浦光,在300mW的(980nm)泵浦功率下获得了功率为32.5mW,线宽为11.5kHz,相对强度噪音为-87dB/Hz的激光输出. 展开更多

关键词 分布反馈光纤激光器 相移光纤光栅 光纤放大器 窄线宽 低噪音

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分布反馈光纤激光器封装工艺 被引量：4

17

作者 宋志强 王伟涛 +3 位作者 祁海峰 郭健 倪家升 王昌 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期112-115,共4页

分析了分布反馈光纤激光器的声波敏感机理,发现阻断"弦"结构对声振动的传递和响应是隔声隔振封装工艺的关键.根据分析设计了一种主体为弧形中性轴线槽的封装结构,分布反馈光纤激光器有源相移光栅在一定预拉力下粘结固定在封... 分析了分布反馈光纤激光器的声波敏感机理,发现阻断"弦"结构对声振动的传递和响应是隔声隔振封装工艺的关键.根据分析设计了一种主体为弧形中性轴线槽的封装结构,分布反馈光纤激光器有源相移光栅在一定预拉力下粘结固定在封装结构的槽中,光栅各点均贴附在弧形平面上.实验结果表明,这种结构有效消除了声致弯曲等效应的影响,使激光器窄线宽特性在外界声波和振动冲击下能够得到良好保持.同时,实现了激光波长大范围的温度调谐,波长温度调谐系数由10 pm/℃提高到30 pm/℃以上,且激光器输出性能稳定. 展开更多

关键词 光纤激光器 分布反馈光纤激光器 有源相移光纤光栅 隔声隔振 频率调制

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光纤负压波管道泄漏监测系统 被引量：9

18

作者 赵林 王纪强 李振 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期121-126,共6页

管道泄漏引发的负压波信号及其沿管道衰减程度与管道工况、长度及泄漏孔直径等因素有关。针对传统负压波监测方法定位精度低、可靠性差等问题,提出了一种光纤负压波管道泄漏监测方法。由泄漏负压波在管道中传播规律,通过提高传感器布设... 管道泄漏引发的负压波信号及其沿管道衰减程度与管道工况、长度及泄漏孔直径等因素有关。针对传统负压波监测方法定位精度低、可靠性差等问题,提出了一种光纤负压波管道泄漏监测方法。由泄漏负压波在管道中传播规律,通过提高传感器布设密度,降低信号衰减强度,得到了更清晰的负压波下降沿拐点信息。根据泄漏点所在传感器区间不同,提出了自适应负压波波速数值计算方法。在实验室分别对光纤与传统负压波泄漏监测方法进行对比分析,实验结果显示,在泄漏量为管道总运输量5%的工况下,光纤监测法泄漏定位误差小于1.6%,较传统的监测方法能获得更高的管道泄漏监测灵敏度及定位精度,具有更加广阔的应用前景。 展开更多

关键词 管道泄漏 负压波 光纤传感 波速矫正

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一种响应平坦的宽带高灵敏度分布反馈光纤激光水听器 被引量：3

19

作者 徐华 王昌 +6 位作者 彭纲定 张晓磊 王英英 孙志慧 祁海峰 宋志强 倪家升 《山东科学》 CAS 2013年第4期46-50,共5页

采用聚氨酯材料制作的梭形结构对分布反馈(DFB)光纤激光器进行封装,在驻波管校准声场对其进行测试,由OPD4000相位解调仪精确测量光纤激光水听器的相移量。通过测试和数据分析,得到1 kHz处DFB光纤激光水听器的相位-声压灵敏度为-122.6 dB... 采用聚氨酯材料制作的梭形结构对分布反馈(DFB)光纤激光器进行封装,在驻波管校准声场对其进行测试,由OPD4000相位解调仪精确测量光纤激光水听器的相移量。通过测试和数据分析,得到1 kHz处DFB光纤激光水听器的相位-声压灵敏度为-122.6 dB re rad/μPa,相当于3.8 nm/MPa;在10 Hz～10 kHz整个频段内频响曲线非常平坦,波动小于±9 dB,并且信噪比与标准压电水听器相当。 展开更多

关键词 分布反馈光纤激光水听器 频响 声压灵敏度

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基于采动应力监测的深部动力灾害预测技术 被引量：4

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作者 宋广东 刘统玉 王昌 《中国矿业》 北大核心 2012年第S1期520-522,共3页

随着浅部煤炭资源的日益枯竭,煤炭开采逐步向深部发展。深部煤岩体所处的"三高一扰动"的特殊地质力学环境,导致用传统的围岩支撑压力分布曲线确定应力分布形态必然会出现较大偏差。本文通过对采动应力的理论分析,得出垂向采... 随着浅部煤炭资源的日益枯竭,煤炭开采逐步向深部发展。深部煤岩体所处的"三高一扰动"的特殊地质力学环境,导致用传统的围岩支撑压力分布曲线确定应力分布形态必然会出现较大偏差。本文通过对采动应力的理论分析,得出垂向采动应力的异常是引起工作面前方煤岩体采动灾害的重要原因。设计了采动应力监测方法,利用采动集中应力梯度实现了不同测点应力传感器监测值的可比性,并提出了采动应力监测范围应尽可能大和测点布置方案。 展开更多

关键词 深部开采 采动应力 垂向应力监测 应力梯度

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