无线钻孔多点位移计制造技术

一种由探测器、测杆、指示器组成的无线钻孔多点位移计，是用探测器将钻孔中磁铁的位置信息转换成频率信号，经调制载波后，通过铝制测杆发射，由指示器接收探测器发出的无线信号，从中解调出携带磁铁位置信息的原低频信号，并用表头指示出磁铁位置，测出岩体变形位移量。本实用新型专利技术使用携带方便，工作安全可靠，不易漏测点，是用于矿山巷道围岩、采场顶板、煤柱和边坡等内部不同深度岩体的变形位移量测量的无线测量仪。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是属钻孔位移测量
钻孔多点位移计是用于矿山巷道围岩、采场顶板、煤柱和边坡等内部不同深度岩体的变形位移量测量的仪器。目前，已有多种钻孔多点位移计，专利89207960.6就是一种采用霍尔传感器探测的有线钻孔多点位移计，即将由霍尔传感器制作的探测器，用穿过测杆的电缆与指针表头连接，测出钻孔中随岩体移动的磁铁位置。由于被测钻孔长达十多米，须用十多根一米长的测杆相互连接加长，才能将霍尔传感器送到孔底，与霍尔传感器连接的四芯电缆，须一一穿过测杆用接插件与表头连接。因此，该钻孔多点位移计存在着使用携带不便、工作不安全可靠、被测点易漏等缺点。本技术的目的就是提供一种新型的无线钻孔多点位移计，以克服上述有线钻孔多点位移计存在的缺点。本技术是由探测器、测杆、指示器所组成。其中由霍尔传感器、放大电路、压控振荡电路和调频发射电路构成的探测器，是将霍尔传感器接近钻孔中被测磁铁时测得的微小电压信号，进行放大，转换成频率信号，再调制载波后，通过铝制测杆发射到巷道空间。由于钻孔长达十多米，可用十多根一米长的铝制测杆连接加长，第一段铝制测杆既是探测器的外壳，又是发射天线。由调频接收解调电路、音频功放电路、施密特触发器、单稳态触发器和表头构成的指示器，接收探测器发出的无线信号，从中解调出携带磁铁位置信息的原低频信号，并用表头指示出霍尔传感器与位于钻孔中被测磁铁的相对位置。最后从测杆上读出并记下被测磁铁离孔口的距离，并换算成以孔底为基点的距离。比较前后两次的数据，即为该点岩体(磁铁是随岩体移动的)变形位移量。本技术取消了十多米长的四芯电缆和接插件，使得探测器、测杆、指示器成为相互独立的三部分，十多根一米长的测杆为相互独立的接长杆，携带、使用方便，工作安全可靠。此外，在探测器接近被测磁铁时，还伴有音响提示，不易漏测点。是一种用于矿山巷道围岩、采场顶板、煤柱和边坡等内部不同深度岩体的变形位移量测量的无线测量仪，可为矿山采掘、支护、边坡设计、煤柱尺寸和间隔的选择等提供可靠的数据。附附图说明图1为本技术的结构示意图。附图2为本技术的探测器电气原理图。附图3为本技术的指示器电气原理图。本技术的实施例结合附图作进一步说明。由霍尔传感器1、放大电路、压控振荡电路和调频发射电路构成的探测器2和电源电池3一起被封装在直径小于20mm、长为一米的铝管4内，其中霍尔传感器1被置于铝管4的前端，＋6V电池3被置于铝管4的尾端，构成探测器2的电路被置于铝管4的中间。该铝管4既是探测器2的外壳，又是发射天线，同时还作为第一段测杆。多根一米长的铝制测杆5相互之间及与第一段测杆之间均采用螺纹连接加长，铝制测杆5的根数视钻孔孔深而定。参考附图2所示，＋6V电池电压经电阻R1后分别加至稳压电路、霍尔传感器1、放大电路、压控振荡电路、调频发射电路。稳压电路由稳定管IC1构成，保证电源波动时，不影响测量精度。电容C1为电源滤波电容。IC2是集成霍尔传感器1(型号为UGN3501)，用来探测位于钻孔中的磁铁的位置，当测杆伸入钻孔，霍尔传感器接近磁铁时，磁铁的磁场强度由霍尔传感器IC2转变为直流电平的变化，从霍尔传感器IC2的3脚输出的直流电压送放大电路。放大电路由电阻R2～R5、运放IC3构成，R1、R2为IC3提供偏置电压，R4、R5决定其放大倍数，放大后的电压信号由IC3输出送压控振荡电路，以控制其振荡频率。由电阻R6～R9、电容C2和运放IC4构成典型的方波振荡电路，其振荡频率除与R9、C2有关外，还与同相端的电位有关，当IC3的输出的直流电位变化时，就改变了振荡频率。运放IC3、IC4是采用一片LM353双运放集成芯片。IC4输出的振荡信号经R10、R11衰减匹配，由耦合电容C3送至调频发射集成电路IC5的12端，IC5的型号为BA1404。在由电容C4～C8、电感L1、L2、调频发射集成电路IC5构成的调频发射电路中，分别接至IC5的9、10两端的L1、C4、C6、C7为高频载波振荡元件，此载波振荡器的频率受IC5的12端输入的低频信号调制，已调信号经放大后从IC5的7端输出，经L2、C5构成的谐振回路、耦合电容C8，将调频信号耦合到作为发射天线的铝制测杆上，发射到巷道空间中。参考附图3所示，由调频接收解调电路、音频功放电路、施密特触发器、单稳态触发器、表头7构成的指示器6，电源采用＋6V电池。调频接收解调电路是由电阻R12、电容C9～C20、电感L3、调频接收集成芯片IC6(型号为TDA7010)组成，其中IC6具有高效、本振、混频、中放、鉴频、低放等功能；C14是耦合电容，将从天线8感应到的高频调频信号，耦合(从IC6的11端输入)给IC6内部的高放；IC6的1端经静噪输出电容C9接＋6V，2端分别经去加重电容C17、音频输出负载电阻R12后接地，4端、5端间并接决定本振频率的L3、C18，并分别接＋6V和经电源滤波电容C20接地，7端经中级滤波电容C19接地，9端经第二级中放滤波电容C16接＋6V，10端经低通滤波电容C15接＋6V，12端经高放旁路电容C13接地，13端经限幅放大级旁路电容C12接＋6V，14端接地，15端经鉴频移相电容C11接＋6V，16端经相关器移相电容C10接＋6V；从IC6的2端输出的解调后的信号经耦合电容C21送IC7的输入端(3端)。由音频功放IC7(型号LM386)、电容C22构成的音频功放电路，是将IC7的1端与8端之间接调整放大倍数的电容C22，6端接＋6V，2端、4端接地，5端输出放大后的音频信号，且经C23耦合给监听耳机Z，和经D1、R13送由IC8构成的施密特触发器。这里二极管D1和电阻R13是将双极性信号转换成单极性信号。当探测器接近被测磁铁时，操作人员从耳机Z听到明显的音调变化，以提醒操作人员寻找测点。由运放IC8(型号LM353)、电阻R14～R16构成的施密特触发器，将音频信号整形成方波信号，经由电容C24、电阻R17构成的微分电路后，送IC9的2端。由电阻R18、电容C25、IC9(LM555)构成的单稳态触发器，是将IC9的6、7两端分别经C25接地，经R18接＋6V，4、8端接＋6V，1端接地，3端输出送微安表头7。这里R18、C25为单稳定时元件。当IC9的2端输入的方波频率不同时，IC9的3端输出则为占空比变化的脉冲信号，通过由微安表头7和电位器W构成的表头指示电路，指示该脉冲信号的平均值。该平均值的变化规律与探测器中霍尔传感器的输出一致，即指示出霍尔元件与磁铁的相对位置。当表针指向中点，且略移动测杆，表针即向两边偏转，此点即待测点。最后从测杆上读出并记下被测磁铁离孔口的距离，并换算成以孔底为基点的距离。比较前后两次的数据，即为该点岩体(磁铁是随岩体移动的)变形位移量。权利要求1.一种新型的无线钻孔多点位移计，是由探测器、测杆、指示器组成，其中探测器包括霍尔传感器、放大电路、压控振荡电路和调频发射电路，指示器包括调频接收解调电路、音频功放电路、施密特触发器、单稳态触发器和表头，其特征在于a.用长一米、直径小于20mm的铝管(4)封装探测器(2)和电源电池(3)，并将霍尔传感器(1)置于铝管(4)的前端，+6V电池置于铝管(4)的尾端，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的无线钻孔多点位移计，是由探测器、测杆、指示器组成，其中：探测器包括霍尔传感器、放大电路、压控振荡电路和调频发射电路，指示器包括调频接收解调电路、音频功放电路、施密特触发器、单稳态触发器和表头，其特征在于：ａ．用长一米、直径小于２０ｍｍ的铝管（４）封装探测器（２）和电源电池（３），并将霍尔传感器（１）置于铝管（４）的前端，＋６Ｖ电池置于铝管（４）的尾端，构成探测器（２）的电路置于铝管（４）的中间；铝管（４）既是探测器（２）的外壳，又是发射天线，同时还作为第一段测杆，多根一米长的铝制测杆（５）相互之间及与第一段测杆之间均采用螺纹连接加长；ｂ．＋６Ｖ电池电压经电阻Ｒ↓［１］后分别加至构成探测器（２）的稳压电路、霍尔传感器（１）、放大电路、压控振荡电路和调频发射电路；稳压电路由稳压管ＩＣ↓［１］构成，电容Ｃ↓［１］为电源滤波电容；将位于钻孔中的磁铁的磁场强度转变为直流电平变化的霍尔传感器（１），是采用集成霍尔传感器ＩＣ↓［２］，其３端输出送放大电路；放大电路由电阻Ｒ↓［２］～Ｒ↓［５］、运放ＩＣ↓［３］构成，Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］为ＩＣ↓［３］提供偏置电压，Ｒ↓［４］、Ｒ↓［５］决定其放大倍数，放大后的电压信号由ＩＣ↓［３］输出送由电阻Ｒ↓［６］～Ｒ↓［９］、电容Ｃ↓［２］和运放ＩＣ↓［４］构成的典型方波振荡电路；ＩＣ↓［４］输出的振荡信号经Ｒ↓［１０］、Ｒ↓［１１］衰减匹配，由耦合电容Ｃ↓［３］送至调频发射集成电路ＩＣ↓［５］的１２端；在由电容Ｃ↓［４］～Ｃ↓［８］、电感Ｌ↓［１］、Ｌ↓［２］、调频发射集成电路ＩＣ↓［５］构成的调频发射电路中，分别接至ＩＣ↓［５］的９、１０两端的Ｌ↓［１］、Ｃ↓［４］、Ｃ↓［６］、Ｃ↓［７］为高频载波振荡元件，该载波振荡器的频率受ＩＣ↓［５］的１２端输入的低频信号调制，已调信号经放大后从ＩＣ↓［５］的７端输出，且经Ｌ↓［２］、Ｃ↓［５］构成的谐振回路、耦合电容Ｃ↓［８］，将调频信号耦合到作为发射天线的铝制测杆上；ｃ．构成指示器（６）的调频接收解调电路、音频功放电路、施密触发器、单稳态触发器、表头（７），其电源采用＋６Ｖ电池；由调频接收集成芯片ＩＣ↓［６］、电阻Ｒ↓［１２］、电容Ｃ↓［９］～Ｃ↓［２０］、电感Ｌ↓［３］构成的调频接收解调电路，是将ＩＣ↓［６］的１端经Ｃ↓［９］接＋６Ｖ，２端分别经Ｃ↓［１７］、Ｒ↓［１２］接地，４、５两端间并接Ｃ↓［１８］、Ｌ↓［３］，并分别接...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张申，刘洪彦，赵海云，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]