專利名稱：頂板離層儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種離層檢測裝置，尤其涉及一種頂板離層儀。
背景技術：
礦井頂板和圍巖的檢測是礦山災害預測的重要項目，礦井冒頂圍巖坍塌是各類礦井的特大災害之一，嚴重威脅著礦山的生產(chǎn)安全，發(fā)生時會造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。近年來，由于掘進面的不斷延伸和開采范圍的擴大，礦井生產(chǎn)向縱深發(fā)展，冒頂、塌方的威脅也日益嚴重，防治任務也越來越艱巨，礦井頂板災害嚴重威脅著礦山礦工的生命安全。目前，一般是采用頂板離層儀來檢測頂板巖層的離層變化，以防止頂板坍落事故的發(fā)生，確保煤礦安全生產(chǎn)及隧道的安全施工。頂板離層儀又稱多點位移計，分為平衡式或直桿式，一般由基點錨固器、鋼絞線、套筒、游標、張緊裝置組成；當巷道離層發(fā)生變化時，傳感器能及時將變化數(shù)據(jù)及時間記錄下來，并存儲到外接數(shù)據(jù)盒中，同時將離層變化情況實時傳輸?shù)骄媳O(jiān)控平臺，以對各類錨網(wǎng)巷道的全面的頂板離層觀測到的數(shù)據(jù)分析，從而得出不同的地質(zhì)條件、巖性變化等情況，總結出了錨網(wǎng)巷道錨網(wǎng)范圍內(nèi)離層量，及時采取有效的支護措施，防止頂板塌落事故的發(fā)生，若巷道離層位移值超過預設報警門檻，還會觸發(fā)報警器進行報警，從而確保安全生產(chǎn)。目前，公知的檢測離層數(shù)據(jù)的傳感器，其鋼絞線機械結構在上端鋼絲繩張緊的時候，由于裝置下端阻尼器的作用，下端只能進繩，而不能出繩，使得鋼絲繩拉伸；之后，若鋼絲繩再松弛則會使得纏繞在摩擦輪上的鋼絲繩不能有效張緊，這時摩擦輪失效，不能讀出相應的反向回轉數(shù)值，進而導致最終測得的離層數(shù)據(jù)非常不準確，極易誤導施工及維修人員，給礦井作業(yè)帶來很大的不便?，F(xiàn)有技術中至少存在如下問題:1、當鋼絲繩先張緊拉伸后又松弛時，張緊裝置不能有效的進行張緊，使得摩擦輪失效；2、沒有測量摩擦輪反轉數(shù)據(jù)的裝置。

實用新型內(nèi)容現(xiàn)提供一種頂板離層儀，應用于礦井頂板和圍巖的檢測，通過光柵傳感器和彈性張緊裝置，有效的實現(xiàn)對離層減小或增大變化的檢測，具體是通過下述技術方案實現(xiàn)的:一種頂板離層儀，包括基點錨固定裝置、盒體，及固定設置于所述盒體內(nèi)部的摩擦輪和阻尼器，所述阻尼器內(nèi)設置有鋼絞線，其中，還包括:導向裝置、調(diào)向裝置、彈性張緊裝置和光柵傳感器；所述鋼絞線從所述阻尼器的開口端引出后繞過所述導向裝置，依次經(jīng)過所述彈性張緊裝置和所述調(diào)向裝置，纏繞過所述摩擦輪后固定于所述基點錨固定裝置上；其中，所述光柵傳感器固定設置于所述摩擦輪背面的盒體上，以檢測所述摩擦輪的旋轉數(shù)據(jù)。[0013]上述的頂板離層儀，其中，所述導向裝置固定設置在所述阻尼器開口端的上方，以避免所述鋼絞線引出時與所述開口端接觸；所述彈性張緊裝置固定設置在所述導向裝置與所述調(diào)向裝置之間鋼絞線的下方，以張緊所述鋼絞線；所述調(diào)向裝置固定設置在所述摩擦輪一側的下方，以調(diào)整所述鋼絞線纏繞所述摩擦輪的包角。上述的頂板離層儀，其中，所述導向裝置、調(diào)向裝置和彈性張緊裝置均固定設置在所述盒體上。上述的頂板離層儀，其中，所述彈性張緊裝置包括設置有管套的固定裝置、彈簧和頂端設置有線孔的伸縮桿，所述固定裝置固定設置在所述盒體上，所述彈簧套設在所述伸縮桿上，所述彈簧的兩端分別與所述管套和所述伸縮桿下端部相抵，所述伸縮桿的頂端穿過所述管套上下運動，所述鋼絞線穿過所述線孔。上述的頂板離層儀，其中，所述基點錨固定裝置包括至少一個錨爪，每個錨爪上的鋼絲繩均從一阻尼器引出，繞過導向定滑輪，穿過張緊裝置后，繞過調(diào)整定滑輪，纏繞摩擦輪一周并固定在所述錨爪上；當所述基點錨固定裝置設置為兩錨爪時，可共用所述調(diào)向裝置，且所述調(diào)向裝置為圓周面光滑的圓柱，所述兩錨爪共用所述調(diào)向裝置，且兩鋼絲繩分別從所述圓柱的兩側繞過。上述的頂板離層儀，其中，所述光柵傳感器包括光感器件、放大電路、比較電路模塊、查詢處理模塊、顯示模塊和電源，且所述摩擦輪上設置有輪齒；所述光感器件對應所述輪齒位置固定設置在所述盒體上，所述電源供給電能給所述光感器件，以將所述輪齒對應的光感信號經(jīng)放大電路放大后傳輸至比較電路模塊進行分析處理，所述查詢處理模塊調(diào)取所述比較器中的數(shù)據(jù)信息進行處理后經(jīng)所述顯示模塊顯
/Jn ο上述的頂板離層儀，其中，所述光柵傳感器包含有至少兩光電對管電路，每個光電對管電路均包括:通過第一電阻與第一電源電連接的光電對管，且所述光電對管的負極接地；第二電源分別通過第二電阻與所述光電對管內(nèi)的放大器的集電極連接、通過可變電阻接地和通過第三電阻與比較器的輸出端連接；所述放大器的發(fā)射極接地，所述比較器的正極與所述放大器的集電極連接，所述比較器的負極與所述可變電阻的滑動端連接，所述比較器的輸出端與所述查詢處理模塊的輸入端連接。上述的頂板離層儀，其中，所述光電對管包括第一光電對管和第二光電對管，所述第一光電對管與所述第二光電對管之間的距離小于所述摩擦輪的一個輪齒的寬度且大于該輪齒寬度的一半，或小于所述摩擦輪的一個齒槽的寬度且大于該齒槽寬度的一半。上述的頂板離層儀，其中，所述查詢處理模塊為AT89S52芯片，所述AT89S52芯片的輸入端包含RST引腳或P3.4/T0引腳。上述的頂板離層儀，其中，所述顯示模塊包括75HC164芯片和至少兩數(shù)碼管，所述AT89S52芯片的P0.3引腳與所述75HC164芯片的引腳A連接，所述AT89S52芯片的P0.4引腳與所述75HC164芯片的引腳B連接，所述75HC164芯片通過數(shù)據(jù)總線分別與所述數(shù)碼管連接。上述技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果:[0027]1、通過設置彈性張緊裝置，能保持鋼絞線始終處于張緊裝置，有效避免由于鋼絞線松弛造成的摩擦輪失效；2、通過設置的光柵傳感器可以精準的測量摩擦輪的正、反轉數(shù)據(jù)，進而能精準的對離層情況進行檢測。

圖1是本實用新型頂板離層儀實施例一盒體內(nèi)部結構示意圖；圖2是本實用新型頂板離層儀實施例一光電對管安裝位置的結構示意圖；圖3是本實用新型頂板離層儀實施例一光柵感應器的電路原理圖；圖4是本實用新型頂板離層儀實施例一彈性張緊裝置的結構示意圖；圖5是本實用新型頂板離層儀實施例一頂板離層儀工作時的結構示意圖；圖6是本實用新型頂板離層儀實施例二盒體內(nèi)部結構示意圖；圖7是本實用新型頂板離層儀實施例二錨爪工作時的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合原理圖和具體操作實施例對本實用新型作進一步說明。實施例一:如圖1所示，本實施例中，提供一種頂板離層儀，包括錨爪16、頂桿(圖中未示出)和盒體I及設置在該盒體I內(nèi)部的帶有鋼絞線17的阻尼器11、導向滑輪12、彈性張緊裝置13、調(diào)向裝置14、摩擦輪15和光柵傳感器4。從阻尼器11的出口引出的鋼絞線17繞過導向滑輪12，經(jīng)過彈性張緊裝置13后再繞過調(diào)向裝置14，纏繞摩擦輪15 —周后通過頂桿固定在錨爪16上；其中，阻尼器11固定設置在盒體I下方內(nèi)壁上；導向滑輪12為定滑輪，對應該阻尼器11的鋼絞線17出口設置于其上方，以使得繞過的鋼絞線17不與阻尼器11的開口處接觸，最優(yōu)的使得鋼絞線17平行于阻尼器11開口方向，以最小程度的避免產(chǎn)生不必要的摩擦；調(diào)向裝置14也為定滑輪，固定設置在摩擦輪15 —側的下方，用以調(diào)整纏繞在摩擦輪15上鋼絞線17的包角，以避免產(chǎn)生纏繞；彈性張緊裝置13固定設置在導向滑輪12與調(diào)向裝置14之間張緊的鋼絞線的下方，用以張緊鋼絞線17，保證鋼絞線17與摩擦輪15之間的摩擦力，避免由于鋼絞線17松弛造成摩擦輪15失效的狀況；光柵傳感器4固定設置摩擦輪15的背面盒體側壁上，以檢測摩擦輪15的旋轉數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進行處理后，傳送至外接的監(jiān)控平臺和/或預警裝置上。如圖2所示，光柵傳感器4的兩個相同的光電對管D1、D2對應摩擦輪15的輪齒18設置在盒體I的內(nèi)壁上，且光電對管Dl與光電對管D2之間的距離S與輪齒18的寬度L之間的關系為:0.5L < S < L ;優(yōu)選的,將光電對管Dl和光電對管D2分別設置在輪齒L兩端的四分之一處。如圖3所示，光柵傳感器4的電路結構包括光電對管Dl電路、光電對管D2電路、查詢芯片和顯示模塊；上述的光電對管Dl電路包括:第一電源VCCl通過電阻Rl與光電對管Dl的正極連接，且該光電對管Dl負極接地；第二電源VCC2分別通過電阻R2與光電對管Dl中放大器Ql的集電極c端連接、通過可變電阻R3接地且通過電阻R4與比較器COl的輸出端連接，比較器COl的負極端與可變電阻R3的滑動端連接，比較器COl的正極端“ + ”與放大器Dl的集電極c端連接，且光電對管Dl中放大器Ql的發(fā)射極e端接地；其中，光電對管D2電路結構與光電對管Dl電路結構完全相同。優(yōu)選的，電阻Rl的阻值為150 Ω，電阻R2的阻值為5.1kQ，可變電阻R3的阻值為IOkQ ,電阻Rl的阻值為5.1kQ。上述的查詢芯片為AT89S52芯片，其RST引腳和P3.4/T0引腳分別與兩光電對管電路中的比較器COl的輸出端連接。上述的顯示模塊包括74HC164芯片和兩數(shù)碼管DS1、DS2，74HC164芯片的引腳A與AT89S52芯片的引腳P0.3連接，74HC164芯片的引腳B與AT89S52芯片的引腳P0.4連接，且74HC164芯片的引腳q0_q7通過數(shù)據(jù)總線分別與兩數(shù)碼管DS1、DS2連接。如圖4所示，彈性張緊裝置13包括設置有管套的固定裝置133、彈簧134和頂端設置有線孔131的伸縮桿132，固定裝置固定133通過螺栓等固定設置在I盒體的內(nèi)部上，彈簧134套設在伸縮桿132上，且彈簧134的兩端分別與管套和伸縮桿132的下端部135相抵，伸縮桿132的頂端穿過該管套能上下運動，且鋼絞線17穿過線孔131 ;其中，伸縮桿132的伸縮變量為0-4cm。具體的，如圖1-5所示，當錨爪16固定在基點后，鋼絞線17張緊，伸縮桿132由于鋼絞線17作用向上運動，此時彈簧134處于壓縮狀態(tài)；當錨爪16與盒體I之間的離層增大，使得錨爪16相對于盒體I向上運動，促使鋼絞線17帶動摩擦輪15逆時針轉動，而當錨爪16與盒體I之間的離層減小時，鋼絞線17松弛，由于彈簧134張力作用能張緊鋼絞線，同時帶動摩擦輪15瞬時針轉動；由于光電對管Dl、D2設置在輪齒18處，當輪齒18移動到光電對管上時，光電對管輸出高 電平，反之，當齒槽運動到光電對管上時，則輸出低電平；光電對管D1、D2輸出波形經(jīng)AT89S52芯片處理后，根據(jù)相位差從而可以判斷出摩擦輪15的旋轉方向及旋轉變量，并通過碼管DS1、DS2顯示出錨爪16的運動距離，從而量測離層情況。其中，采用公式/.將旋轉變量轉化為離層移動距離L，m為摩擦輪15的總共
m
齒數(shù)，r為摩擦輪15的半徑，η為計數(shù)數(shù)值。在進行離層檢測時，一般采用兩錨爪或三錨爪的離層檢測儀，本實施例中的離層檢測儀雖然只設置了一個錨爪，但可同時采用兩個或多個本實施例中的結構進行離層檢測，也可以在盒體中設置多個錨爪傳動機構，以滿足多個檢測基點的需求。實施例二:本實施例為兩錨爪離層檢測儀，在實施例一的基礎上，將兩套錨爪傳動機構同時設置在同一盒體的內(nèi)部，并共用同一個調(diào)向裝置。如圖6所示，在盒體2中同時設置鋼絞線20和鋼絞線21的分別與實施例一相同傳動裝置，且共用表面光滑的圓柱體19作為調(diào)向裝置，以調(diào)整鋼絞線在摩擦輪上的包角。如圖7所示，將鋼絞線20上的錨爪23作為深部基點錨，一般通過地感3設置Sm左右的深度，將鋼絞線21上的錨爪22作為淺部基點錨，一般設置在3-5m處，采用實施例一的檢測方法，可以同時檢測錨爪22和錨爪23的移動距離，從而實現(xiàn)對離層的增大或減小的檢測。以上對本實用新型的具體實施例進行了詳細描述，但本實用新型并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。例如采用其他類型的電路將摩擦輪的旋轉變量轉化為距離長度或通過旋轉方向判斷錨爪運動方向等，只要能夠達到對離層進行檢測的效果即可。對于本領域技術人員而言，任何等同修改和替代也都在本實用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實用新型的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。通過說明和附圖，給出了具體實施方式
的特定結構的典型實施例，基于本實用新型精神，還可作其他的轉換。盡管上述實用新型提出了現(xiàn)有的較佳實施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本實用新型的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應認為仍屬本實用新型的意圖和范圍內(nèi)。
權利要求1.一種頂板離層儀，包括基點錨固定裝置、盒體，及固定設置于所述盒體內(nèi)部的摩擦輪和阻尼器，所述阻尼器內(nèi)設置有鋼絞線，其特征在于，還包括: 導向裝置、調(diào)向裝置、彈性張緊裝置和光柵傳感器； 所述鋼絞線從所述阻尼器的開口端引出后繞過所述導向裝置，依次經(jīng)過所述彈性張緊裝置和所述調(diào)向裝置，纏繞過所述摩擦輪后固定于所述基點錨固定裝置上； 其中，所述光柵傳感器固定設置于所述摩擦輪背面的盒體上，以檢測所述摩擦輪的旋轉數(shù)據(jù)。
2.如權利要求1所述的頂板離層儀，其特征在于，所述導向裝置固定設置在所述阻尼器開口端的上方，以避免所述鋼絞線引出時與所述開口端接觸；所述彈性張緊裝置固定設置在所述導向裝置與所述調(diào)向裝置之間鋼絞線的下方，以張緊所述鋼絞線；所述調(diào)向裝置固定設置在所述摩擦輪一側的下方，以調(diào)整所述鋼絞線纏繞所述摩擦輪的包角。
3.如權利要求1所述的頂板離層儀，其特征在于，所述導向裝置、調(diào)向裝置和彈性張緊裝置均固定設置在所述盒體上。
4.如權利要求1所述的頂板離層儀，其特征在于，所述彈性張緊裝置包括設置有管套的固定裝置、彈簧和頂端設置有線孔的伸縮桿，所述固定裝置固定設置在所述盒體上，所述彈簧套設在所述伸縮桿上，所述彈簧的兩端分別與所述管套和所述伸縮桿下端部相抵，所述伸縮桿的頂端穿過所述管套上下運動，所述鋼絞線穿過所述線孔。
5.如權利要求1所述的頂板離層儀，其特征在于，所述基點錨固定裝置包括至少一個錨爪，每個錨爪上的鋼絲繩均從一阻尼器引出，繞過導向定滑輪，穿過張緊裝置后，繞過調(diào)整定滑輪，纏繞摩擦輪一周并固定在所述錨爪上； 當所述基點錨固定裝置設置為兩錨爪時，可共用所述調(diào)向裝置，且所述調(diào)向裝置為圓周面光滑的圓柱，所述兩錨爪共用所述調(diào)向裝置，且兩鋼絲繩分別從所述圓柱的兩側繞過。
6.如權利要求1-5中任意一項所述的頂板離層儀，其特征在于，所述光柵傳感器包括光感器件、放大電路、比較電路模塊、查詢處理模塊、顯示模塊和電源，且所述摩擦輪上設置有輪齒； 所述光感器件對應所述輪齒位置固定設置在所述盒體上，所述電源供給電能給所述光感器件，以將所述輪齒對應的光感信號經(jīng)放大電路放大后傳輸至比較電路模塊進行分析處理，所述查詢處理模塊調(diào)取所述比較器中的數(shù)據(jù)信息進行處理后經(jīng)所述顯示模塊顯示。
7.如權利要求6所述的頂板離層儀，其特征在于，所述光柵傳感器包含有至少兩光電對管電路，每個光電對管電路均包括: 通過第一電阻與第一電源電連接的光電對管，且所述光電對管的負極接地； 第二電源分別通過第二電阻與所述光電對管內(nèi)的放大器的集電極連接、通過可變電阻接地和通過第三電阻與比較器的輸出端連接；所述放大器的發(fā)射極接地，所述比較器的正極與所述放大器的集電極連接，所述比較器的負極與所述可變電阻的滑動端連接，所述比較器的輸出端與所述查詢處理模塊的輸入端連接。
8.如權利要求7所述的頂板離層儀，其特征在于，所述光電對管包括第一光電對管和第二光電對管，所述第一光電對管與所述第二光電對管之間的距離小于所述摩擦輪的一個輪齒的寬度且大于該輪齒寬度的一半，或小于所述摩擦輪的一個齒槽的寬度且大于該齒槽寬度的一半。
9.如權利要求6所述的頂板離層儀，其特征在于，所述查詢處理模塊為AT89S52芯片，所述AT89S52芯片的輸入端包含RST引腳或P3.4/T0引腳。
10.如權利要求9所述的頂板離層儀，其特征在于，所述顯示模塊包括75HC164芯片和至少兩數(shù)碼管，所述AT89S52芯片的P0.3引腳與所述75HC164芯片的引腳A連接，所述AT89S52芯片的P0.4引腳與所述75HC164芯片的引腳B連接，所述75HC164芯片通過數(shù)據(jù)總線分別與所述數(shù)碼管連 接。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種頂板離層儀，屬于離層檢測技術領域，上述頂板離層儀包括基點錨固定裝置、盒體、導向裝置、調(diào)向裝置、彈性張緊裝置和光柵傳感器，及固定設置于盒體內(nèi)部的摩擦輪和阻尼器，阻尼器內(nèi)設置有鋼絞線，鋼絞線從阻尼器的開口端引出后繞過導向裝置，依次經(jīng)過彈性張緊裝置和調(diào)向裝置，纏繞過摩擦輪后固定于基點錨固定裝置上，即通過設置彈性張緊裝置，能保持鋼絞線始終處于張緊裝置，有效避免由于鋼絞線松弛造成的摩擦輪失效，且設置光柵傳感器可以精準的測量摩擦輪的正、反轉數(shù)據(jù)，進而能精準的對離層情況進行檢測。
文檔編號G01B11/02GK202994093SQ201220661659
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權日2012年12月5日
發(fā)明者劉衛(wèi)東, 李波波, 陳媛媛 申請人:中國礦業(yè)大學