一種礦用本安型鉆孔深度測量儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鉆孔深度測量儀，尤其涉及一種礦用本安型鉆孔深度測量儀。
【背景技術】
[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中起到至關重要的作用。瓦斯抽放孔或探水放水鉆孔的一般深度為300m左右，且鉆探的深度至關重要。由于施工條件、實施人員等諸多因素導致實際鉆孔深度未能達到設計深度，甚至與設計深度相距甚遠，這給后期開采留下了潛在危險。目前對于鉆孔深度測量方法有二:①在鉆孔施工處安裝視頻監控通過壓力傳感裝置取鉆機推桿液壓，推算鉆桿深度及孔深。這兩種方法思路簡單直觀，但存在最大問題是需要搭建監控系統，將視頻數據或壓力數據上傳至監控室。對于鉆孔施工周期(一般2天)來說，拆、搭系統的重復性工作量較大，方法并不簡單易行。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型旨在提供一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置，該裝置為便攜式儀表，操作簡便、易于攜帶、測量準確。
[0004]一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置，包括:加速度傳感器I和主機，所述主機包括信號預處理單元2、高速數據采集單元3、組態屏人機交互單元4、通信電路5、單片機6、本安電池組7、數據存儲單元8。
[0005]其中，所述高速數據采集單元3、通信電路5、數據存儲單元8分別與所述單片機6相連；所述加速度傳感器I與信號預處理單元2連接，信號預處理單元2與高速數據采集單元3相連；所述組態屏人機交互單元4與通信電路5連接，通信電路5與單片機6連接；所述本安電池組7為整個系統供電。
[0006]所述組態屏人機交互單元4其作為人機交互的中心，進行數據顯示及指令輸入，所述組態屏人機交互單元4采用昆侖通態組態屏。
[0007]所述加速度傳感器I采集振動信號，經過信號預處理電路2、高速信號采集電路3進入單片機，保證信號完整性的同時，提供了極高的信噪比。
[0008]所述單片機6采用了多種算法對于振動信號進行分析，可以進行迅速定位回波點、計算鉆桿長度。
[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6采用NXP的Cortex-M3單片機，加速度傳感器I采用YMC151A100C將振動信號轉換為電信號。
[0011]本實用新型的工作原理為:敲擊鉆桿產生彈性波，利用加速度傳感器采集振動信號，單片機按預定的算法分析信號后，確定波形原始激發點及回波點，從而計量出彈性波在鉆桿中的渡越時間，再依據彈性波在鉆桿介質中波速從而得到鉆桿長度，即鉆孔深度。
[0012]本實用新型較之現有技術的優點在于:
[0013](I)現有技術無論是采用視頻監控或是采用監控鉆機推算，這些方法都需要搭建系統，提供數據上傳鏈路。煤礦鉆孔的工期很短，轉場較快，系統的拆、搭耗費大量人力物力。本實用新型一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置為單機產品，利用敲擊鉆桿即可以測量鉆孔深度，較之現有產品具有操作簡便、易于攜帶的優點。
[0014](2)通過測量彈性波在鉆桿中的渡越時間，間接測量了鉆孔深度。單孔測量可以在一分鐘內完成，且精確度在二十厘米以內，將電子電路技術與彈性波間接測量技術結合，結合彈性波的激發及反射特性，在信號預處理、信號采集、分析算法等方面進行深入研宄，具有操作簡便、測量精準的優點。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置的原理框圖；
[0016]圖2是本實用新型一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置的典型應用示意圖；
[0017]上述附圖中的附圖標記如下:
[0018]I為加速度傳感器；2為信號預處理單元；3為高速信號采集單元；4為組態屏人機交互單元；5為通信電路；6為單片機；7為本安電池組；8為數據存儲單元；9為防爆銅錘；10為鉆桿。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖1、2和實施例對本實用新型進一步說明:
[0020]如圖1、2所示，一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置，包括:加速度傳感器I和主機，所述主機包括信號預處理單元2、高速數據采集單元3、組態屏人機交互單元4、通信電路5、單片機6、本安電池組7、數據存儲單元8 ;其中，所述高速數據采集單元3、通信電路5、數據存儲單元8分別與所述單片機6相連；所述加速度傳感器I與信號預處理單元2連接，信號預處理單元2與高速數據采集單元3相連；所述組態屏人機交互單元4與通信電路5連接，通信電路5與單片機6連接；所述本安電池組7為整個系統供電。
[0021]所述組態屏人機交互單元4是昆侖通態組態屏，其作為人機交互的中心，進行數據顯示及指令輸入。
[0022]所述加速度傳感器I采集振動信號，經過信號預處理電路2、高速信號采集電路3進入單片機，保證信號完整性的同時，提供了極高的信噪比。
[0023]所述單片機6采用了多種算法對于振動信號進行分析，可以迅速定位回波點、計算鉆桿長度。
[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6采用NXP的Cortex-M3單片機，加速度傳感器I采用YMC151A100C將振動信號轉換為電信號。
[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穩固安裝，將加速度傳感器I連接至主機。打開主機，主機未提示“傳感器斷線”警告信息后，即加速度傳感器I已經與主機進行了電氣連接。點擊主機的“開始測量”后，使用防爆銅錘9，以適度力氣敲擊鉆桿10切面，主機開機采集并按預定算法處理信號，在處理完成后組態屏人機交互單元4顯示“一次有效敲擊”，總敲擊次數加一，蜂鳴器鳴笛一次，至此一次有效敲擊及測量已經完成。為了排除偶然誤差及誤操作等相關因素，一次有效的測量需要敲擊5次，完成5次敲擊后，單片機6按算法對5次數據進行甄別并通過組態屏人機交互單元4給出測量結果。
[0027]本實用新型的工作原理為:敲擊鉆桿10產生彈性波，利用加速度傳感器I采集振動信號，單片機6按預定的算法分析信號后，確定波形原始激發點及回波點，從而計量出彈性波在鉆桿10中的渡越時間，再依據彈性波在鉆桿10介質中波速從而得到鉆桿10長度，即鉆孔10深度。
[0028]以上實施例是對本實用新型的【具體實施方式】的說明，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本實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應的等同的技術方案，因此所有等同的技術方案均應該歸入本實用新型的專利保護范圍。
【主權項】
1.一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置，其特征在于，包括:加速度傳感器(I)和主機，所述主機包括信號預處理單元(2)、高速數據采集單元(3)、組態屏人機交互單元(4)、通信電路(5)、單片機￠)、本安電池組(7)、數據存儲單元(8);其中，所述高速數據采集單元(3)、通信電路(5)、數據存儲單元(8)分別與所述單片機(6)相連；所述加速度傳感器(I)與信號預處理單元(2)連接，所述信號預處理單元(2)與高速數據采集單元(3)相連；所述組態屏人機交互單元(4)與通信電路(5)連接，所述通信電路(5)與單片機(6)連接；所述本安電池組(7)為整個系統供電。
2.根據權利要求1所述的一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置，其特征在于，所述組態屏人機交互單元(4)作為人機交互的中心，進行數據顯示及指令輸入。
3.根據權利要求1所述的一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置，其特征在于，所述加速度傳感器(I)采集振動信號，經過信號預處理電路(2)、高速信號采集電路(3)進入單片機。
4.根據權利要求1所述的一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置，其特征在于，所述單片機(6)采用多種算法對于振動信號進行分析，進行迅速定位回波點、計算鉆桿長度。
5.根據權利要求1所述的一種礦用本安型鉆孔深度測量儀裝置，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】本實用新型涉及一種礦用本安型鉆孔深度測量儀，包括：加速度傳感器和主機，所述主機包括信號預處理單元、高速數據采集單元、組態屏人機交互單元、通信電路、單片機、本安電池組、數據存儲單元；其中，所述高速數據采集單元、通信電路、數據存儲單元分別與所述單片機相連；所述加速度傳感器與信號預處理單元連接，信號預處理單元與高速數據采集單元相連；所述組態屏人機交互單元與通信電路連接，通信電路與單片機連接；所述本安電池組為整個系統供電。利用敲擊鉆桿即可以測量鉆孔深度，具有操作簡便、易于攜帶、測量精準的優點。
【IPC分類】G01S11-14, G01S11-00
【公開號】CN204462381
【申請號】CN201520055139
【發明人】袁鳳培, 朱承建, 毛江, 王樹豐, 張操, 劉健康, 楊康, 陳家財
【申請人】天地（常州）自動化股份有限公司, 中煤科工集團常州研究院有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年1月26日