张孟喜，曹梦佳，魏 辉，加武荣，张 靖

(1.上海大学力学与工程科学学院，上海 200444；2.中铁二十局集团有限公司，广东广州 511400)

0 引言

TBM(tunnel boring machine)法和盾构法作为现代城市隧道建设的主要手段，具有安全、高效、可控等特点[1-2]。滚刀作为盾构机破岩掘进的关键构件，其磨损状态直接影响盾构机的掘进效率[3]。但由于滚刀所在掌子面环境复杂，通常难以实时地确定其磨损情况，导致磨损失效的滚刀不能及时更换。

目前用于确定滚刀磨损的方法主要有开仓检查、磨损预测模型和磨损感应装置等。开仓检查需频繁地停机进仓，影响掘进效率且存在安全隐患[4]；磨损预测模型通常能预测一定的磨损趋势但精度不足[5-7]。电涡流传感器具有只对金属导体敏感以及非接触式测量的特性，已被证明是测量位移、位置等的有效工具[8]，用于监测滚刀磨损能够有效避免掘进过程中泥水、碎石的干扰。郑伟[9]等设计了基于电涡流传感器的实时磨损监测系统，并通过试验验证了其检测值的正确性。李东利[10]等探讨了电涡流传感器的检测机制，并结合现场试验对磨损监测结果进行了温度补偿。但是这些方案均只能固定监测滚刀某一个切面的周向磨损情况，而滚刀的磨损应是三维空间的体现。本文提出了一种将电涡流传感器、磁开关传感器和直线滑台相结合的测量方法，实现对滚刀磨损的全覆盖监测。

1 系统监测原理

1.1 电涡流位移传感器原理

传感器探头内线圈在高频电流的激励下产生交变磁场，当有导体靠近时，导体表面会产生电涡流，而该电涡流又会产生与原磁场相反的交变磁场，从而导致线圈的有效阻抗Z发生改变。……