一种台钻式冰层厚度测量装置，其特征在于：包括支架（１８）、固定在支架（１８）顶端的箱体（１０）、导筒（９）、垂直进给机构、信号采集机构和钻头（１９），其中钻头（１９）垂直固定在垂直进给机构的底部，信号采集机构包括滑轮组、信号齿轮（１６）和光电传感器（１４），其中上滑轮（１）安装在导筒（９）的上端内壁上且位于垂直进给机构上方，下滑轮（１５）与信号齿轮（１６）同轴安装在导筒（９）底部的箱体（１０）内壁上，连接于上滑轮（１）、下滑轮（１５）之间的无伸缩绳索（７），其一侧与垂直进给机构固定连接，光电传感器（１４）位于信号齿轮（１６）的一侧，其信号输出端接单片机。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
专利说明 所述
本技术提供一种台钻式冰层厚度测量装置，属于冰层厚度测量仪器
技术介绍
目前，国内外测量冰层厚度的方法大致包括1.依靠发射的电磁波、声波等穿透冰层，用其返回到接收器的时间换算出冰层的厚度。但由于冰的性质比较特殊，其物理参数随外界温度在一定的范围内变化，这就造成了测量存在较大的误差，而且如黄河水中混有大量的泥沙和杂质，这使得这种方法所带来的误差更加不确定。2.依靠发射超声波和激光到达冰层界面，根据反射回来的时间计算出距界面的距离，但这种方法的实测精度受到局部表面起伏的影响，而且厚度的测量需要在冰层表面和底面相对测量才能得到，操作极为不便。3.直接钻孔测量，此方法简单可靠，但需要强体力劳动。目前在黄河上测量冰层厚度时，使用冰凿将冰层凿透，然后用尺子直接测量。综上所述，目前无论国内还是国际上尚没有适合测量黄河冰层厚度的实用的高精度的测量工具。鉴于目前采用的使用冰凿凿穿冰层测量冰层厚度的方法，不仅浪费大量的体力，测量效率和测量精度都很低，而且容易造成冰面大面积破坏，给工程技术人员带来生命危险，所以急需一种测量准确、操作简单、安全可靠的冰层厚度测量仪器。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能克服上述缺陷、测量准确、操作简单、安全可靠的台钻式冰层厚度测量装置。其
技术实现思路
为一种台钻式冰层厚度测量装置，其特征在于包括支架、固定在支架顶端的箱体、导筒、垂直进给机构、信号采集机构和钻头，其中钻头垂直固定在垂直进给机构的底部，信号采集机构包括滑轮组、信号齿轮和光电传感器，其中上滑轮安装在导筒的上端内壁上且位于垂直进给机构上方，下滑轮与信号齿轮同轴安装在导筒底部的箱体内壁上，连接于上、下滑轮之间的无伸缩绳索，其一侧与垂直进给机构固定连接，光电传感器位于信号齿轮的一侧，其信号输出端接单片机。所述的台钻式冰层厚度测量装置，垂直进给机构包括花键轴、套装在花键轴顶端并与其过盈配合的推力轴承、扣合在推力轴承顶端的滑块、镶嵌在滑块下端内壁上且与推力轴承下端面接触的弹性挡圈、与滑块水平固定连接的手柄、与花键轴花键连接的从动齿轮和安装在箱体内由电机驱动与从动齿轮齿啮合的主动齿轮，导筒两边纵向开有槽，手柄从槽中探出并可在槽内上下滑动，滑轮一侧的绳索与滑块固定连接。所述的台钻式冰层厚度测量装置，手柄与滑块螺纹连接。所述的台钻式冰层厚度测量装置，从动齿轮安装在花键轴的下端。所述的台钻式冰层厚度测量装置，支架的底部在位于钻头的垂直下方设置有定位孔。其工作原理为测量时支架放置在冰面上，测量时钻头由垂直进给机构控制作垂直向下运动钻入冰层，起始点为冰面，终止点为水面，钻头的行程即为冰层的厚度。无伸缩绳索的一边与垂直进给机构固定，使其与垂直进给机构一起运动，从而驱动上、下滑轮旋转，下滑轮带动信号齿轮转动，由传感器完成信号采集，输出到单片机进行信号处理。水与冰在物理性质上的最大不同就在于存在形态，所以钻头在钻破冰层的瞬间会有很大的速度变化，本测量装置正是充分利用这一点，将触水点判断出来，再根据此时钻头的行程得到冰层厚度。本技术与现有技术相比，利用直接钻孔法测量冰层厚度，该装置解决了因冰的性质受温度影响造成物理测量技术中的不确定因素所带来的影响，消除了该影响所带来的测量误差，并且更适合像黄河这样的多泥沙和杂质冰层厚度的测量。由于信号齿轮的旋转只与钻头的行程有关而与钻头的转动无关，这就彻底消除了在测量过程中打滑所带来的影响，使测量更加准确。本技术将人们从凿冰等繁重的体力劳动中彻底解放出来，具有携带方便，操作简单，测量准确等优点。附图说明图1是本技术实施例的结构示意图。具体实施方式1、上滑轮 2、推力轴承 3、紧固螺钉 4、滑块 5、手柄 6、弹性挡圈 7、绳索8、花键轴 9、导筒 10、箱体 11、直流电机 12、从动齿轮 13、主动齿轮14、光电传感器 15、下滑轮 16、信号齿轮 17、钻夹 18、支架 19、钻头20、定位孔 21、槽 22、冰层导筒9垂直安装在箱体10上方，其两边纵向开有槽21，箱体10固定在三角支架18的顶端，花键轴8垂直安装在导筒9内，其底部穿出箱体10经钻夹17与钻头19的顶端固定连接，钻头19的末端经支架18底部的定位孔20穿出直指冰面，花键轴8的顶端套装有推力轴承2，两者过盈配合，滑块4扣合在推力轴承2的顶端，弹性挡圈6镶嵌在滑块4下端的内壁上且与推力轴承2的下端面接触，手柄5设置在导筒9纵向槽21中与滑块4螺纹固定连接，从动齿轮12设置在箱体10内与花键轴8的下端花键连接，并与安装在箱体10内由直流电机11驱动的主动齿轮13啮合，上滑轮1安装在导筒9的上端内壁上且位于滑块4上方，下滑轮15与信号齿轮16同轴安装在箱体10内壁上，连接于上、下滑轮之间的无伸缩绳索7，其一侧经紧固螺钉3与滑块4固定连接，光电传感器14位于信号齿轮16的上方，其信号输出端接单片机。钻头19接触冰层22上表面，定为零点，启动直流电机11电源，进行进给，光电传感器14开始采集信号齿轮16转动信号，测量开始。由直流电机11驱动花键轴8和钻头19的旋转运动，用人工下压手柄5，使其在导筒9两边的槽21内滑动，从而实现滑块4、花键轴8和钻头19的向下运动，完成进给，同时无伸缩绳索7的一边通过紧固螺钉3与滑块4固定，使其与滑块4和进给手柄5一起运动，从而驱动上滑轮1、下滑轮15转动，下滑轮15转动带动信号齿轮16转动，由光电传感器14完成信号采集输出到单片机进行信号处理。当钻头19在钻破冰层22的瞬间会有很大的速度变化，本测量装置正是充分利用这一点，将触水点判断出来，再根据此时钻头19的行程得到冰层22厚度。测量完毕，向上提手柄5，经滑块4和弹性挡圈6作用于推力轴承2的下端面，进而将花键轴8连同钻头19向上提起复位，等待下一次测量。权利要求1.一种台钻式冰层厚度测量装置，其特征在于包括支架(18)、固定在支架(18)顶端的箱体(10)、导筒(9)、垂直进给机构、信号采集机构和钻头(19)，其中钻头(19)垂直固定在垂直进给机构的底部，信号采集机构包括滑轮组、信号齿轮(16)和光电传感器(14)，其中上滑轮(1)安装在导筒(9)的上端内壁上且位于垂直进给机构上方，下滑轮(15)与信号齿轮(16)同轴安装在导筒(9)底部的箱体(10)内壁上，连接于上滑轮(1)、下滑轮(15)之间的无伸缩绳索(7)，其一侧与垂直进给机构固定连接，光电传感器(14)位于信号齿轮(16)的一侧，其信号输出端接单片机。2.如权利要求1所述的台钻式冰层厚度测量装置，其特征在于垂直进给机构包括花键轴(8)、套装在花键轴(8)顶端并与其过盈配合的推力轴承(2)、扣合在推力轴承(2)顶端的滑块(4)、镶嵌在滑块(4)下端内壁上且与推力轴承(2)下端面接触的弹性挡圈(6)、与滑块(4)水平固定连接的手柄(5)、与花键轴(8)花键连接的从动齿轮(12)和安装在箱体(10)内由直流电机(11)驱动与从动齿轮(12)齿啮合的主动齿轮(13)，导筒(9)两边纵向开有槽(21)，手柄(5)从槽(21)中探出并可在槽(21)内上下滑动，上、下滑轮一侧的绳索(7)与滑块(4)固定连接。3.如权利要求1所述的台钻式冰层厚本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹广德，刘国庆，沈玉凤，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：实用新型
国别省市：
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