專利名稱：一種礦用鉆孔微位移測量儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種礦用井下的位移測量裝置，尤其涉及一種用于測量煤礦工作面前方微位移的測量裝置。
背景技術：
在煤礦開采的礦井中，采場周圍巖體的運動及圍巖中高應力區(qū)域的存在是導致煤礦發(fā)生頂板垮落、沖擊地壓、煤與瓦斯突出等動力災害的根本致因。因此，準確地監(jiān)測采場圍巖(主要是煤體)中應力(支承壓力)的分布規(guī)律，預報高應力集中區(qū)域的位置是預防和控制煤礦重大動力災害的前提。
礦山壓力理論研究成果表明采動后圍巖(煤體)中支承壓力勢必導致頂?shù)装宓囊平兔后w的壓縮，通過監(jiān)測頂?shù)装宓囊平亢鸵平俣?煤體的壓縮量和壓縮速度)可以推斷煤體中支承壓力的高峰位置。礦用微位移測量儀主要利用上述原理，在工作面前方煤體中布置鉆孔，測量鉆孔中煤體的壓縮量和壓縮速度，對煤體中的支承壓力分布變化規(guī)律特別是壓力高峰的位置進行推斷和預測，為煤礦動力災害預防控制提供基礎數(shù)據(jù)，是煤礦礦壓觀測必選儀器之一。目前國內(nèi)外尚沒有對工作面前方煤體的微位移進行測量的專用儀器。目前一直采用的方法是在巷道中預置機械百分表來測量頂?shù)装宓奈灰屏?，由于綜合機械化采煤，巷道中已經(jīng)不能布置這些測量點，急需采用新的測量方法和儀器，適應新型采煤工藝的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提出一種礦用鉆孔微位移測量儀，包括安裝本體、外殼、固定塊、平衡梁傳感器、彈性體和電路模塊，所述安裝本體為金屬板，所述外殼固定設置在所述安裝本體的一端；所述固定塊設置在外殼內(nèi)并固定設置在安裝本體上，所述平衡梁傳感器設置在外殼內(nèi)并固定設置在所述固定塊上；所述彈性體為條狀，其一端固定設置在平衡梁傳感器上，另一端伸出外殼；所述電路模塊與所述平衡梁傳感器電氣連接，所述電路模塊包括A/D轉換芯片、處理器芯片、時鐘芯片、存儲器芯片、RS485芯片和電源芯片。本發(fā)明的優(yōu)點在于I、體積小，可安裝在煤體鉆孔中，不受綜采工作面設備移動及行人的影響。2、采用平衡梁傳感器，精度高，體積小，適用于井下環(huán)境；3、平衡梁傳感器上安裝有彈性體，在煤體受到外力作用變形時，作用到彈性體，同時將剪力傳遞到平衡梁傳感器，根據(jù)應力應變原理，經(jīng)過電路處理可計算出平衡梁傳感器上所受的力，其大小與彈性體的變形量成正比，實現(xiàn)將變形量向力的轉換，從而達到無滑動部件實現(xiàn)了位移的測量，同時避免了平衡梁傳感器暴露在井下惡劣的環(huán)境中，有效延長傳感器壽命；
4、電路中含有24位A/D轉換芯片、16位低功耗MCU芯片、時鐘芯片、大容量存儲器芯片、RS485芯片，實現(xiàn)了高精度的數(shù)據(jù)采集、計算、存儲，并可通過RS485通信與其他設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。


附圖I是本發(fā)明所述微位移測量儀的外形圖；附圖2是附圖I的A — A向剖視圖。附圖標記如下I 一平衡梁傳感器，2 —固定塊，3 —安裝本體,4 一彈性體,5 —螺柱,6 —電路模塊，7 —外殼,8 —防塵橡膠圈,9 一電纜鎖頭固定塊,10 一電纜鎖頭，11 一水平段，12 一傾斜段，13—轉折段。
具體實施例方式參見附圖I 一 2，其描述本發(fā)明所述微位移測量儀的一個實施例。微位移測量儀包括安裝本體、外殼、固定塊、平衡梁傳感器、彈性體和電路模塊，安裝本體為長條形金屬板，外殼基本為筒型，其固定設置在安裝本體的一端；固定塊設置在外殼內(nèi)并固定設置在安裝本體上，平衡梁傳感器設置在外殼內(nèi)并固定設置在固定塊的平面上，固定塊為平衡梁傳感器提供便利的安裝位置，并起到減震作用，避免震動對測量結果產(chǎn)生干擾和影響；彈性體為硬質(zhì)長條狀金屬片，如鋼片或合金片等，其一端固定設置在平衡梁傳感器的測量端上，另一端伸出外殼，伸出外殼的位置在需要時可以設置防塵橡膠圈，優(yōu)選彈性體分為三段，即水平段、傾斜段和轉折段，水平段位于外殼內(nèi)，固定連接平衡梁傳感器，傾斜段伸出外殼，其與水平段具有一定的夾角，夾角范圍在15° 30°，優(yōu)選25°，轉折段位于傾斜段的末端，其與傾斜段的夾角范圍在90° 115°，優(yōu)選100°，上述三段的設置和其之間的夾角使彈性體的剛度得以加強，更適用于井下使用，且這種設置方式增加了彈性體彈性變形的范圍，從而增加了測量儀的測量范圍；電路模塊通過螺柱固定在安裝本體上，其與平衡梁傳感器電氣連接，用于檢測傳感器的測量結果并予以分析、記錄和發(fā)送，電路模塊可以包括A/D轉換芯片、處理器芯片、時鐘芯片、存儲器芯片、RS485芯片和電源芯片；為了便于多個測量儀的串并聯(lián)使用和與上位機聯(lián)系，測量儀的端部設置有用于連接電纜的電纜鎖頭，其安裝在電纜鎖頭固定塊上，電纜鎖頭固定塊直接固定安裝在安裝本體上，電纜鎖頭在外殼的內(nèi)部與電路模塊電氣連接。測量儀中平衡梁傳感器上所安裝的彈性體，在受到外力作用時變形，同時將所受剪力傳遞到平衡梁傳感器，根據(jù)應力應變原理，經(jīng)過電路處理可計算出平衡梁傳感器上所受的力，其大小與彈性體的變形量成正比，電路模塊經(jīng)過轉換得到變化值，并計算出位移變化量。本發(fā)明安裝時，在煤體或巖石上打出預定大小和長度的孔，將一個或多個礦用微位移測量儀依次安裝于鉆孔中預定位置，對鉆孔內(nèi)所有微位移測量儀采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理。鉆孔內(nèi)的所有礦用微位移測量儀并聯(lián)連接，各礦用微位移測量儀單獨工作，互不干擾。在鉆孔一處或多處受到外力而產(chǎn)生變形時，鉆孔內(nèi)一個或多個礦用微位移測量儀的彈性體首先受到擠壓，進而迫使與之對應的平衡梁傳感器上發(fā)生形變，此時，電路板A/D轉換模塊接收信號，并對其進行轉換計算處理，得出位移變化量，并將數(shù)據(jù)通過電纜線傳輸至地面的主機,主機配套軟件中以圖表等各種方式顯示分析所測數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過礦用微位移測量儀測量煤體變形量大小，可以準確預報高峰應力的范圍及位置，為合理布置巷道及采掘工作面提供依據(jù)，預防沖擊地壓等重大災害的發(fā)生，從而保證礦井的安全生廣。以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術 人員在本發(fā)明專利揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明專利的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種礦用鉆孔微位移測量儀，其特征在于包括安裝本體、外殼、固定塊、平衡梁傳感器、彈性體和電路模塊， 所述安裝本體為金屬板，所述外殼固定設置在所述安裝本體的一端； 所述固定塊設置在外殼內(nèi)并固定設置在安裝本體上，所述平衡梁傳感器設置在外殼內(nèi)并固定設置在所述固定塊上； 所述彈性體為條狀，其一端固定設置在所述平衡梁傳感器上，另一端伸出外殼； 所述電路模塊與所述平衡梁傳感器電氣連接，所述電路模塊包括A/D轉換芯片、處理器芯片、時鐘芯片、存儲器芯片、RS485芯片和電源芯片。
全文摘要
一種礦用鉆孔微位移測量儀，包括安裝本體、外殼、固定塊、平衡梁傳感器、彈性體和電路模塊，所述安裝本體為金屬板，所述外殼固定設置在所述安裝本體的一端；所述固定塊設置在外殼內(nèi)并固定設置在安裝本體上，所述平衡梁傳感器設置在外殼內(nèi)并固定設置在所述固定塊上；所述彈性體為條狀，其一端固定設置在平衡梁傳感器上，另一端伸出外殼；所述電路模塊與所述平衡梁傳感器電氣連接，所述電路模塊包括A/D轉換芯片、處理器芯片、時鐘芯片、存儲器芯片、RS485芯片和電源芯片。
文檔編號G01B21/02GK102901474SQ201210380578
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權日2012年10月10日
發(fā)明者石永奎, 任義, 郝建, 畢建國, 隗峰, 齊敏華 申請人:山東科技大學