一种穿障测量的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种工程上实用的新颖的隔障测量的方法和装置。该测量方法的利用一个设在待测点的发射器在周围介质空间激发一种能够无畸变地穿过非铁磁障碍并具有特征的磁场，然后采用一种探测器来探测这些磁特征，从而确定出被测点的位置或通过该点的直线和平面。该穿障测量方法的最大特点在于快速、简单、实用方便，因而大大提高了隔障测量的工作效率，可广泛地用于坑道对接、塌方呼救、地下地形测量、等高线测量、打竖井等工程测量上。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种测量的方法和装置，特别是一种能够穿过非铁磁物质障碍直接进行测量的方法和装置。工程上经常遇到隔障测量问题，例如地下地形测量，坑道对接，竖井定位，塌方呼救，等高线测绘等等。现用的导线测量法，用水平仪经纬仪将待测点坐标由待测点绕过障碍经一系列中间固定点传递到基准点，工作量大，速度慢，效率低，往往近在咫尺而测量途径迁回千里，给工程测量带来很大不便。本专利技术提出了一种能够透过障碍直接进行测量的方法和装置，使得穿障测量快速、简便、准确。本专利技术是根据在非铁磁介质的准自由空间内，障碍物的存在及其分布对超低频和低频磁场分布不产生显著的，对工程言不能忽略的影响这一特点，利用磁场分布具有简单、有用并且是可探测的磁特征，从而建立起来的一种穿障测量方法。所谓准自由空间是这样的空间，在此空间内，物质作最不利分布，而磁场畸变不超过工程容许值。理论证明，当一根直磁力线因折射而致横向位移容许值设为1厘米，则准自由空间半径可达4千米。一般防空洞探测只需十几米，坑道探测为几米到几十米，深井为几百米，且工程上大多数障碍为非铁磁物质。因此，该穿障测量方法应用范围不受理论的限制，技术上大有发展的余地，可广泛用于工程测量。本专利技术所给的穿障测量法如下1、将一磁场源放在待测点，在其周围产生具有磁特征(磁穿障线、磁穿障面)的磁场，且磁场源按所需的指向放置，使磁特征和地理特征(穿过待测点的竖直线或水平线，穿过待测点的水平面或某个竖直面……)重合，从而使地理特征具有可探测的磁特征;2、在基准区或作业区用探测线圈探测磁特征，从而确定待测地理特征，例如待凿竖井的竖直中心线，待掘坑道的水平中心线，某一高度的水平面等等。本专利技术所用磁场源为通电流的磁芯螺管线圈(频率十几赫至一二千赫)，简称发射线圈。理论分析和实践证明，螺管电流的磁场有如下特征(用圆柱座标系，原点在螺管中点，Z轴和螺管轴重合)1、磁轴(Z轴、螺管轴)上，径向分量Bρ＝0，且磁轴为对称轴;2、磁子午面(穿过磁轴的无数个平面)上，分量Bφ＝0，无法向分量;3、磁赤道面(穿过磁轴中点而与磁轴垂直的平面)上，Bρ＝0，无切向分量。且磁赤道面为奇对称面(场分布对称而方向相反);4、磁锥面Z = ±ρ2]]>或2Z2-ρ2＝0上，BZ＝0。这些磁特征线和面能无畸变地穿过障碍，故名穿磁障线和磁穿障面。本专利技术用悬吊结构利用重力使发射线圈的磁轴(通过线圈中心而与线圈平面垂直的轴)在竖直方向或在水平面内，从而使磁特征和待定的地理特征重合。以 表示发射磁轴方向矢量，重力置位可使 ＝ V或 ＝ H(v表示竖直，H表示水平，T表示发射)。 H只说明磁轴在水平面内，至于水平面内方向，还要由人根据需要借助仪器或周围参考物来调整。重力置位后磁场的磁特征面或磁特征线都是磁场竖直分量BV或水平分量BH的零场面或零场线，因此用BV、BH描述场特征更为合理和方便。对于 TV，有BH＝0的竖直磁轴，BH＝0的水平赤道面和无数通过竖直磁轴的竖直子午面。nTH则给出BV＝0的水平磁轴，BV＝0的竖直赤道面，BV＝0的水平子午面以及这两个正交平面的水平交线。水平交线和水平磁轴互相垂直。本专利技术用探测线圈探测磁特征面和特征线。因为磁特征面或磁特征线是分量BV或BH的零场面或零场线，故要求探测线圈只探测BV或BH。为此，线圈用平面线圈，并用悬吊结构使探测轴方向 R(探测线圈平面的法向矢量)在竖直方向( R＝ RV)或在水平面内( R＝ RH)。前者探测BV后者探测BH。磁穿障面的探测只对BV响应的 RV线圈用来探测竖直赤道面(水平移动探测线圈，中心落在竖直赤道面上时，信号为零)、水平子午面(上下移动线圈，中心落在水平子午面上时，信号为零)和 TV的锥面。 RH线圈用来探测竖直子午面(水平旋转线圈，线圈面和竖直子午面重合，信号为零)和水平赤道面(水平转动线圈到有信号，再上下移动线圈，中心落在水平赤道面上时，信号为零)。磁穿障线的探测常用的工程上便于测量的穿障线有两类，用 TV提供的竖直穿障线(竖直磁轴)和由 TH提供的水平穿障线(水平交线)。竖直穿障线的探测竖直磁轴是任意两竖直子午面的交线。所以在任意两点P1、P2用 RH线圈测出过P1、P2的子午面，两子午面的交线就是待测的竖直穿障线。水平穿障线的探测分三步1、上下移动 RV线圈，根据零信号找到水平子午面上一点P1，从而找到水平子午面;2、在水平子午面之上或之下，水平移动 RV线圈，根据零信号找到竖直赤道面上的一点P2，从P2作竖直线和水平子午面相交于P ，P3即为水平交线上的一点;3、在P3点，将线圈由 RV改为 RH，重新出现信号，旋转线圈到信号再次为零，这时线圈轴和水平交线重合，探测完毕。至此，本专利技术提供了产生各种磁穿障线和磁穿障面以及探测各种磁穿障线和磁穿障面的方法。本专利技术由于利用磁场穿过障碍直接进行测量，因而使得隔障测量变为直接、迅速、方便。穿障测量不受气象条件的限制，不受光照的影响，还可用于水下探测。四公里的准自由空间限制对实际需要不发生影响，磁穿障测量方法的应用范围决定于技术发展。实验指出，简单的便携穿障测量装置的有效距离为20～30米，目前的技术水平可达100 200米。本专利技术提供的穿障测量装置包括一台发射器和一台探测器。发射器由发射电路和发射线圈组成，向所在介质空间发射频率为几十到几千赫的磁穿障线和磁穿障面。发射电路为一振荡电路，发射线圈为磁芯螺管线圈。探测器由探测线圈、处理电路和指示器组成。探测线圈在磁场中耦合磁通，感生电信号。处理电路将微弱电信号放大和作某些变换。指示器为耳机或指针式电表，将处理后电信号变为声音或指针偏转，指示信号的大小。探测线圈是探测磁特征的关键器件。本专利技术用的是平面线圈。线圈必须平、薄、圆、大，以保证测量精度和提高灵敏度。线圈的形式有两种，单平面线圈和组合线圈。单平面线圈可以探测竖直穿障面和水平穿障面，也可以测量竖直穿障线和水平穿障线，是一种通用线圈。通用线圈探测穿障线时，程序稍烦一些。本专利技术设计一种几个平面线圈组合的组合线圈，专用于穿障线的探测。本专利技术方法的具体使用由以下实施例给出图1给出根据本专利技术提出的穿障测量方法进行地下点定位的示意图A图为确定地下待测点在地面的位置的示意图;B图为确定地下点深度的示意图。下面结合图1对该穿障测量方法做具体说明图中A为地下待测点，现要在地面探测其位置，先将发射器放在该点，并调整发射线圈①的磁轴在竖直方向( T＝ TV)，发出的磁轴线即为竖直穿障线。该线向上穿过地层，出地点为O，所有穿过AO的竖直平面都是磁子午面。要测定出地点O，可以分别在地面G上任意两点P1、P2，用探测线圈②( R＝ RH)找出P1、P2的磁子午面，确定过P1、P2的磁子午线，两线的交点就是O点。找到O点后再测定深度OA， TV发射的磁场有一个BV＝0的锥面2Z2-ρ2＝0。锥面和地面G相截成一圆C，圆C上各点BV＝0，并且凡BV＝0的点都在圆C上。据此可探测深度OA。图1B用探测线圈②( R＝ RV)探测BV，从O点沿任一矢径向外移动探测线圈②，找到信号为零的点P3，P3为圆C上一点。量出距离OP3，由锥面方程即可求出深度;OA =12O P]]>。本专利技术装置的结构和电路由以下实施例给出图2、图3给出了根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工程上用的测量方法，特别是一种隔着非铁磁物障碍进行测量的方法，其特征在于由待测点向其所在的介质空间发射一种能够穿过障碍物的低频磁场，这种磁扬可形成一定的具有某些磁特征的磁穿障线和磁穿障面，在分析和利用这些磁特征的基础上，探测和寻找出这些磁穿障线和磁穿障面，便能实现穿过障碍直接进行测量和定位。

【技术特征摘要】
1.一种工程上用的测量方法，特别是一种隔着非铁磁物障碍进行测量的方法，其特征在于由待测点向其所在的介质空间发射一种能够穿过障碍物的低频磁场，这种磁场可形成一定的具有某些磁特征的磁穿障线和磁穿障面，在分析和利用这些磁特征的基础上，探测和寻找出这些磁穿障线和磁穿障面，便能实现穿过障碍直接进行测量和定位。2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于可利用和可探测的磁穿障线和磁穿障面为竖直方向的磁轴线或水平方向的水平交线，法向矢量在竖直方向或在水平面内的磁子午面或磁赤道面。3.实施权利要求1所述的测量方法所用的测量装置，其特征在于该测量装置包括一个发射器和一个探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莱，
申请(专利权)人：张莱，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]