一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鉆孔深度測(cè)量?jī)x，尤其涉及一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦瓦斯抽放鉆孔及探水放水鉆孔工程在保證煤礦安全生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的作用。瓦斯抽放孔或探水放水鉆孔的一般深度為300m左右，且鉆探的深度至關(guān)重要。由于施工條件、實(shí)施人員等諸多因素導(dǎo)致實(shí)際鉆孔深度未能達(dá)到設(shè)計(jì)深度，甚至與設(shè)計(jì)深度相距甚遠(yuǎn)，這給后期開采留下了潛在危險(xiǎn)。目前對(duì)于鉆孔深度測(cè)量方法有二:①在鉆孔施工處安裝視頻監(jiān)控通過壓力傳感裝置取鉆機(jī)推桿液壓，推算鉆桿深度及孔深。這兩種方法思路簡(jiǎn)單直觀，但存在最大問題是需要搭建監(jiān)控系統(tǒng)，將視頻數(shù)據(jù)或壓力數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控室。對(duì)于鉆孔施工周期(一般2天)來說，拆、搭系統(tǒng)的重復(fù)性工作量較大，方法并不簡(jiǎn)單易行。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型旨在提供一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置，該裝置為便攜式儀表，操作簡(jiǎn)便、易于攜帶、測(cè)量準(zhǔn)確。
[0004]一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置，包括:加速度傳感器I和主機(jī)，所述主機(jī)包括信號(hào)預(yù)處理單元2、高速數(shù)據(jù)采集單元3、組態(tài)屏人機(jī)交互單元4、通信電路5、單片機(jī)6、本安電池組7、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元8。
[0005]其中，所述高速數(shù)據(jù)采集單元3、通信電路5、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元8分別與所述單片機(jī)6相連；所述加速度傳感器I與信號(hào)預(yù)處理單元2連接，信號(hào)預(yù)處理單元2與高速數(shù)據(jù)采集單元3相連；所述組態(tài)屏人機(jī)交互單元4與通信電路5連接，通信電路5與單片機(jī)6連接；所述本安電池組7為整個(gè)系統(tǒng)供電。
[0006]所述組態(tài)屏人機(jī)交互單元4其作為人機(jī)交互的中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示及指令輸入，所述組態(tài)屏人機(jī)交互單元4采用昆侖通態(tài)組態(tài)屏。
[0007]所述加速度傳感器I采集振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理電路2、高速信號(hào)采集電路3進(jìn)入單片機(jī)，保證信號(hào)完整性的同時(shí)，提供了極高的信噪比。
[0008]所述單片機(jī)6采用了多種算法對(duì)于振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，可以進(jìn)行迅速定位回波點(diǎn)、計(jì)算鉆桿長(zhǎng)度。
[0009]所述本安電池組7采用安全柵電路與錳酸鋰電池膠封組成。
[0010]所述的單片機(jī)6采用NXP的Cortex-M3單片機(jī)，加速度傳感器I采用YMC151A100C將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0011]本實(shí)用新型的工作原理為:敲擊鉆桿產(chǎn)生彈性波，利用加速度傳感器采集振動(dòng)信號(hào)，單片機(jī)按預(yù)定的算法分析信號(hào)后，確定波形原始激發(fā)點(diǎn)及回波點(diǎn)，從而計(jì)量出彈性波在鉆桿中的渡越時(shí)間，再依據(jù)彈性波在鉆桿介質(zhì)中波速?gòu)亩玫姐@桿長(zhǎng)度，即鉆孔深度。
[0012]本實(shí)用新型較之現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013](I)現(xiàn)有技術(shù)無論是采用視頻監(jiān)控或是采用監(jiān)控鉆機(jī)推算，這些方法都需要搭建系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)上傳鏈路。煤礦鉆孔的工期很短，轉(zhuǎn)場(chǎng)較快，系統(tǒng)的拆、搭耗費(fèi)大量人力物力。本實(shí)用新型一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置為單機(jī)產(chǎn)品，利用敲擊鉆桿即可以測(cè)量鉆孔深度，較之現(xiàn)有產(chǎn)品具有操作簡(jiǎn)便、易于攜帶的優(yōu)點(diǎn)。
[0014](2)通過測(cè)量彈性波在鉆桿中的渡越時(shí)間，間接測(cè)量了鉆孔深度。單孔測(cè)量可以在一分鐘內(nèi)完成，且精確度在二十厘米以內(nèi)，將電子電路技術(shù)與彈性波間接測(cè)量技術(shù)結(jié)合，結(jié)合彈性波的激發(fā)及反射特性，在信號(hào)預(yù)處理、信號(hào)采集、分析算法等方面進(jìn)行深入研宄，具有操作簡(jiǎn)便、測(cè)量精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置的原理框圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置的典型應(yīng)用示意圖；
[0017]上述附圖中的附圖標(biāo)記如下:
[0018]I為加速度傳感器；2為信號(hào)預(yù)處理單元；3為高速信號(hào)采集單元；4為組態(tài)屏人機(jī)交互單元；5為通信電路；6為單片機(jī)；7為本安電池組；8為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；9為防爆銅錘；10為鉆桿。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖1、2和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明:
[0020]如圖1、2所示，一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置，包括:加速度傳感器I和主機(jī)，所述主機(jī)包括信號(hào)預(yù)處理單元2、高速數(shù)據(jù)采集單元3、組態(tài)屏人機(jī)交互單元4、通信電路5、單片機(jī)6、本安電池組7、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元8 ;其中，所述高速數(shù)據(jù)采集單元3、通信電路5、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元8分別與所述單片機(jī)6相連；所述加速度傳感器I與信號(hào)預(yù)處理單元2連接，信號(hào)預(yù)處理單元2與高速數(shù)據(jù)采集單元3相連；所述組態(tài)屏人機(jī)交互單元4與通信電路5連接，通信電路5與單片機(jī)6連接；所述本安電池組7為整個(gè)系統(tǒng)供電。
[0021]所述組態(tài)屏人機(jī)交互單元4是昆侖通態(tài)組態(tài)屏，其作為人機(jī)交互的中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示及指令輸入。
[0022]所述加速度傳感器I采集振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理電路2、高速信號(hào)采集電路3進(jìn)入單片機(jī)，保證信號(hào)完整性的同時(shí)，提供了極高的信噪比。
[0023]所述單片機(jī)6采用了多種算法對(duì)于振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，可以迅速定位回波點(diǎn)、計(jì)算鉆桿長(zhǎng)度。
[0024]所述本安電池組7采用安全柵電路與錳酸鋰電池膠封組成。
[0025]所述的單片機(jī)6采用NXP的Cortex-M3單片機(jī)，加速度傳感器I采用YMC151A100C將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0026]如圖2所示，將加速度傳感器I裝在鉆桿10切面，確保加速度傳感器I穩(wěn)固安裝，將加速度傳感器I連接至主機(jī)。打開主機(jī)，主機(jī)未提示“傳感器斷線”警告信息后，即加速度傳感器I已經(jīng)與主機(jī)進(jìn)行了電氣連接。點(diǎn)擊主機(jī)的“開始測(cè)量”后，使用防爆銅錘9，以適度力氣敲擊鉆桿10切面，主機(jī)開機(jī)采集并按預(yù)定算法處理信號(hào)，在處理完成后組態(tài)屏人機(jī)交互單元4顯示“一次有效敲擊”，總敲擊次數(shù)加一，蜂鳴器鳴笛一次，至此一次有效敲擊及測(cè)量已經(jīng)完成。為了排除偶然誤差及誤操作等相關(guān)因素，一次有效的測(cè)量需要敲擊5次，完成5次敲擊后，單片機(jī)6按算法對(duì)5次數(shù)據(jù)進(jìn)行甄別并通過組態(tài)屏人機(jī)交互單元4給出測(cè)量結(jié)果。
[0027]本實(shí)用新型的工作原理為:敲擊鉆桿10產(chǎn)生彈性波，利用加速度傳感器I采集振動(dòng)信號(hào)，單片機(jī)6按預(yù)定的算法分析信號(hào)后，確定波形原始激發(fā)點(diǎn)及回波點(diǎn)，從而計(jì)量出彈性波在鉆桿10中的渡越時(shí)間，再依據(jù)彈性波在鉆桿10介質(zhì)中波速?gòu)亩玫姐@桿10長(zhǎng)度，即鉆孔10深度。
[0028]以上實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的說明，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對(duì)應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置，其特征在于，包括:加速度傳感器(I)和主機(jī)，所述主機(jī)包括信號(hào)預(yù)處理單元(2)、高速數(shù)據(jù)采集單元(3)、組態(tài)屏人機(jī)交互單元(4)、通信電路(5)、單片機(jī)￠)、本安電池組(7)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(8);其中，所述高速數(shù)據(jù)采集單元(3)、通信電路(5)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(8)分別與所述單片機(jī)(6)相連；所述加速度傳感器(I)與信號(hào)預(yù)處理單元(2)連接，所述信號(hào)預(yù)處理單元(2)與高速數(shù)據(jù)采集單元(3)相連；所述組態(tài)屏人機(jī)交互單元(4)與通信電路(5)連接，所述通信電路(5)與單片機(jī)(6)連接；所述本安電池組(7)為整個(gè)系統(tǒng)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置，其特征在于，所述組態(tài)屏人機(jī)交互單元(4)作為人機(jī)交互的中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示及指令輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置，其特征在于，所述加速度傳感器(I)采集振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理電路(2)、高速信號(hào)采集電路(3)進(jìn)入單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置，其特征在于，所述單片機(jī)(6)采用多種算法對(duì)于振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，進(jìn)行迅速定位回波點(diǎn)、計(jì)算鉆桿長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x裝置，其特征在于，所述本安電池組(7)采用安全柵電路與錳酸鋰電池膠封組成。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種礦用本安型鉆孔深度測(cè)量?jī)x，包括：加速度傳感器和主機(jī)，所述主機(jī)包括信號(hào)預(yù)處理單元、高速數(shù)據(jù)采集單元、組態(tài)屏人機(jī)交互單元、通信電路、單片機(jī)、本安電池組、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；其中，所述高速數(shù)據(jù)采集單元、通信電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元分別與所述單片機(jī)相連；所述加速度傳感器與信號(hào)預(yù)處理單元連接，信號(hào)預(yù)處理單元與高速數(shù)據(jù)采集單元相連；所述組態(tài)屏人機(jī)交互單元與通信電路連接，通信電路與單片機(jī)連接；所述本安電池組為整個(gè)系統(tǒng)供電。利用敲擊鉆桿即可以測(cè)量鉆孔深度，具有操作簡(jiǎn)便、易于攜帶、測(cè)量精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01S11-14, G01S11-00
【公開號(hào)】CN204462381
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520055139
【發(fā)明人】袁鳳培, 朱承建, 毛江, 王樹豐, 張操, 劉健康, 楊康, 陳家財(cái)
【申請(qǐng)人】天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司, 中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日