傳感器輸出脈沖信號(hào)的時(shí)序圖；
[0032]圖11是鉆桿反向運(yùn)動(dòng)時(shí)兩磁感應(yīng)傳感器輸出脈沖信號(hào)的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例，該實(shí)施例中軌跡測(cè)量系統(tǒng)主要包括使用時(shí)作為普通鉆桿打入孔中的測(cè)量探桿和用于測(cè)量鉆孔深度的非接觸時(shí)測(cè)量探頭。
[0034]如圖1和圖2所示的測(cè)量探桿的內(nèi)部器件框圖，本實(shí)施例中的測(cè)量探桿與現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)量探桿的結(jié)構(gòu)基本相同，在測(cè)量探桿內(nèi)部均安裝有用于測(cè)量空間姿態(tài)的角度傳感器，與現(xiàn)有技術(shù)相區(qū)別的是:測(cè)量探桿中還設(shè)有用于檢測(cè)測(cè)量探桿處于運(yùn)動(dòng)、靜止?fàn)顟B(tài)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量器，測(cè)量探桿中還設(shè)有用于根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量器輸出的表示測(cè)量探桿由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為完全靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)測(cè)量信號(hào)控制所述角度傳感器進(jìn)行空間姿態(tài)測(cè)量的主控制器，所述主控制器與所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量器及角度傳感器對(duì)應(yīng)信號(hào)連接。
[0035]本實(shí)施例中，所述的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量器為電子陀螺儀；所述角度傳感器為電子羅盤。
[0036]在其他實(shí)施例中個(gè)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量器也可以為加速度計(jì)或振動(dòng)傳感器，只要可以檢測(cè)出測(cè)量探桿在由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)向完全靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)向主控制器發(fā)出檢測(cè)信號(hào)即可，由主控制器控制電子羅盤啟動(dòng)進(jìn)行空間姿態(tài)的俯仰角α及方位角β的大小，在連續(xù)運(yùn)動(dòng)和連續(xù)靜止時(shí)主控制器控制電子羅盤關(guān)閉，降低功耗。
[0037]使用時(shí)，當(dāng)主控制器控制電子羅盤啟動(dòng)時(shí)，電子羅盤測(cè)量當(dāng)前測(cè)量探桿空間姿態(tài)所處位置的俯仰角α及方位角β的大小，連通當(dāng)前時(shí)間一同存入主控器中。而當(dāng)處于非靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電子羅盤休眠，不進(jìn)行空間姿態(tài)的測(cè)量。
[0038]在測(cè)量探桿測(cè)量完成后，將其從鉆孔中拔出，將主控制器所記錄的空間姿態(tài)數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)處理單元，用于與通過非接觸測(cè)量裝置所測(cè)得的鉆孔深度進(jìn)行對(duì)應(yīng)，最終求得鉆孔空間軌跡。
[0039]本實(shí)用新型所提供的用于檢測(cè)孔深的非接觸式測(cè)量裝置的實(shí)施例1:
[0040]如圖3至圖6所示，該實(shí)施例中的測(cè)量裝置包括測(cè)量探頭2和檢測(cè)主機(jī)3，本實(shí)施例中的測(cè)量探頭在使用時(shí)直接固設(shè)在鉆機(jī)的夾持器I上，測(cè)量探頭2在使用時(shí)套裝在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿4上。測(cè)量探頭2包括用于產(chǎn)生交變電流的激勵(lì)電路，激勵(lì)電路包括依次連接的交變激勵(lì)源21、信號(hào)放大單元22和激勵(lì)線圈23，激勵(lì)線圈23用于非接觸的套裝在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿4上，本實(shí)施例中的交變激勵(lì)源21為幅值不變的正弦激勵(lì)源。測(cè)量探頭還包括用于在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿穿過所述激勵(lì)線圈的過程中檢測(cè)激勵(lì)線圈內(nèi)部信號(hào)變化的檢測(cè)電路，檢測(cè)電路包括依次連接的檢測(cè)線圈24和信號(hào)處理單元25，檢測(cè)線圈24用于非接觸的套裝在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿4上的檢測(cè)所述激勵(lì)線圈23內(nèi)部信號(hào)變化，且該檢測(cè)線圈24與激勵(lì)線圈23相互靠近布置以與所述激勵(lì)線圈23形成電磁耦合，此處的激勵(lì)線圈23整體和檢測(cè)線圈24整體在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿長(zhǎng)度方向上錯(cuò)開，而信號(hào)處理單元25則是對(duì)檢測(cè)線圈24輸出的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理并將檢測(cè)信號(hào)與設(shè)定閾值進(jìn)行比較且根據(jù)比較結(jié)果輸出脈沖信號(hào)，信號(hào)處理單元25對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大、幅度和相位鑒別處理。檢測(cè)主機(jī)3與信號(hào)處理單元25的輸出端信號(hào)連接以對(duì)信號(hào)處理單元輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)乘以標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的長(zhǎng)度，即可得到鉆孔深度。
[0041]本實(shí)施例所提供的測(cè)量裝置在使用時(shí)，將測(cè)量探頭2固設(shè)在夾持器3上，測(cè)量探頭2非接觸的套裝在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿4上，當(dāng)鉆機(jī)上的動(dòng)力頭將如圖4所示的首尾對(duì)接的標(biāo)準(zhǔn)鉆桿4連續(xù)性的打入煤層或巖層6中時(shí)，非接觸的套裝在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿4上的激勵(lì)線圈23會(huì)向標(biāo)準(zhǔn)鉆桿4施加感應(yīng)磁場(chǎng)，如圖6所示，該感應(yīng)磁場(chǎng)會(huì)在首尾對(duì)接的標(biāo)準(zhǔn)鉆桿內(nèi)部產(chǎn)生渦流，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)反抗原來激勵(lì)線圈23自身磁場(chǎng)的變化，等效于激勵(lì)線圈23自身阻抗的變化，激勵(lì)線圈23內(nèi)部信號(hào)發(fā)生變化，通過與激勵(lì)線圈23電磁耦合的檢測(cè)線圈24檢測(cè)到激勵(lì)線圈內(nèi)部信號(hào)變化，因?yàn)槭孜矊?duì)接的標(biāo)準(zhǔn)鉆桿4在對(duì)接處5不僅存在接縫，而且接縫處的金屬橫截面積也遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)鉆桿桿體的其他部位，在首尾對(duì)接的標(biāo)準(zhǔn)鉆桿連續(xù)性的穿過激勵(lì)線圈時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)鉆桿4的對(duì)接處5所產(chǎn)生的渦流和中部桿體處所產(chǎn)生的渦流對(duì)激勵(lì)線圈23的內(nèi)部信號(hào)的影響不同，激勵(lì)線圈23的內(nèi)部信號(hào)變化也不相同，即當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的對(duì)接處5通過激勵(lì)線圈23時(shí)所造成的影響大于標(biāo)準(zhǔn)鉆桿桿體的其他部位對(duì)激勵(lì)線圈所造成的影響，與激勵(lì)線圈形成電磁耦合的檢測(cè)線圈會(huì)檢測(cè)到激勵(lì)線圈內(nèi)部信號(hào)變化，進(jìn)而可通過檢測(cè)線圈24輸出的檢測(cè)信號(hào)判斷標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的對(duì)接處是否通過，避免需要工人通過人眼觀察標(biāo)準(zhǔn)鉆桿對(duì)接處移動(dòng)通過，可有效降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工人的勞動(dòng)效率。并且，由于上述測(cè)量裝置的實(shí)施例中還設(shè)有可直接判斷超過設(shè)定閾值的有效信號(hào)的信號(hào)處理單元，這樣一來，在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的對(duì)接處通過激勵(lì)線圈時(shí)，由于檢測(cè)線圈所輸出的檢測(cè)信號(hào)為超出設(shè)定閾值的有效信號(hào)，信號(hào)處理單元25將向檢測(cè)主機(jī)6輸出脈沖信號(hào)，由檢測(cè)主機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，因?yàn)橐粋€(gè)計(jì)數(shù)代表一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鉆桿經(jīng)過，最后將計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)乘以標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的長(zhǎng)度即為鉆孔深度。
[0042]本實(shí)施例中，檢測(cè)電路不僅包括檢測(cè)線圈，還包括內(nèi)置的用于對(duì)檢測(cè)線圈所檢測(cè)到的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理及將其與設(shè)定閾值進(jìn)行比較的信號(hào)處理單元，在其他實(shí)施例中，也可以省去信號(hào)處理單元，而是直接將檢測(cè)線圈所檢測(cè)到的檢測(cè)信號(hào)輸出給外置的用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理及比較的裝置。
[0043]本實(shí)施例中，測(cè)量裝置不僅包括測(cè)量探頭，還設(shè)置有用于接收脈沖信號(hào)以進(jìn)行計(jì)數(shù)的檢測(cè)主機(jī)，在其他實(shí)施例中，也可以省去檢測(cè)主機(jī)，而采用外置的警示報(bào)警如報(bào)警燈或報(bào)警喇叭接收檢測(cè)線圈所輸出的有效信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的對(duì)接處通過時(shí)的報(bào)警。
[0044]本實(shí)施例中，激勵(lì)電路中的交變激勵(lì)源為幅值不變的正弦激勵(lì)源，在其他實(shí)施例中，交變激勵(lì)源也可以采用余弦激勵(lì)源。
[0045]本實(shí)施例中，激勵(lì)線圈整體和檢測(cè)線圈整體在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿長(zhǎng)度方向上錯(cuò)開以使得兩者可以在相互靠近以形成電磁耦合。
[0046]上述測(cè)量裝置是在鉆桿鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，測(cè)量探頭中的信號(hào)處理單元與檢測(cè)主機(jī)信號(hào)連接，信號(hào)處理單元將與有效信號(hào)對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)直接輸送給檢測(cè)主機(jī)，這樣可以在打鉆過程中進(jìn)行同步測(cè)量，并在打鉆結(jié)束后迅速后得到鉆孔深度，不需要人工。在其他實(shí)施例中，也可以在鉆機(jī)將鉆桿拔出時(shí)進(jìn)行測(cè)量計(jì)數(shù)。
[0047]本實(shí)用新型所提供的用于檢測(cè)孔深的非接觸式測(cè)量裝置的實(shí)施例2:
[0048]如圖3及圖7-11所示，該實(shí)施例中的測(cè)量裝置包括測(cè)量探頭32和檢測(cè)主機(jī)33，本實(shí)施例中的測(cè)量探頭32在使用時(shí)直接固設(shè)在鉆機(jī)的夾持器31上，測(cè)量探頭32在使用時(shí)套裝在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿34上。
[0049]此處的測(cè)量探頭包括用于非接觸的套裝在首尾對(duì)接的標(biāo)準(zhǔn)鉆桿34上的導(dǎo)磁銜鐵架40，導(dǎo)磁銜鐵架40上設(shè)有供標(biāo)準(zhǔn)鉆桿穿過的內(nèi)穿孔，在導(dǎo)磁銜鐵架40上沿標(biāo)準(zhǔn)鉆桿運(yùn)動(dòng)方向間隔固設(shè)有兩永磁體，兩永磁體均為用于非接觸的套裝在首尾對(duì)接的標(biāo)準(zhǔn)鉆桿34上的環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩永磁體分別為第一永磁體42和第二永磁體47。測(cè)量探頭中還包括分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在兩永磁體旁側(cè)、用于在鉆桿對(duì)接處通過相應(yīng)永磁體時(shí)輸出相應(yīng)信號(hào)的磁感應(yīng)傳感器，此處的磁感應(yīng)傳感器對(duì)應(yīng)兩永磁體設(shè)置有兩個(gè)，兩磁感應(yīng)傳感器為A傳感器44和B傳感器46，每個(gè)磁感應(yīng)傳感器均為由沿標(biāo)準(zhǔn)鉆桿周向均布的多個(gè)霍爾電壓傳感器44構(gòu)成的霍爾傳感器組。
[0050]另外，在導(dǎo)磁銜鐵架40上于兩永磁體之間設(shè)有中間導(dǎo)磁環(huán)45，兩磁感應(yīng)傳感器分布于所述中間導(dǎo)磁環(huán)45的兩側(cè)。
[0051]兩磁感應(yīng)傳感器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理器處理后輸送給檢測(cè)主機(jī)33，由檢測(cè)主機(jī)33對(duì)脈沖檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)乘以標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的長(zhǎng)度，即可得到鉆孔深度。
[0052]本實(shí)施例所提供的測(cè)量裝置在使用時(shí)，將測(cè)量探頭32固設(shè)在夾持器31上，測(cè)量探頭32非接觸的套裝在標(biāo)準(zhǔn)鉆桿34上，當(dāng)鉆機(jī)上的動(dòng)力頭將圖6所示的首尾對(duì)接的標(biāo)準(zhǔn)鉆桿連續(xù)性的打入煤層或巖層6中時(shí)，當(dāng)鉆桿桿體部分經(jīng)過測(cè)量探頭32時(shí)，由于作為導(dǎo)磁鐵材料的鉆桿中部空隙大，整個(gè)磁路磁阻增大，而當(dāng)相鄰鉆桿的對(duì)接處經(jīng)過測(cè)量探頭時(shí)，整個(gè)磁路的磁阻變小，磁阻變化反應(yīng)在鉆桿周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化上，由兩個(gè)磁感應(yīng)傳感器檢測(cè)到這種變化后，輸出相應(yīng)脈沖檢測(cè)信號(hào)。具體來講，鉆桿對(duì)接處經(jīng)過永磁體時(shí)對(duì)整個(gè)磁場(chǎng)的影