专利名称：采矿中深孔深度及倾角测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿山采矿用于测量爆破孔的深度和倾角的仪器，尤其适合于孔径80mm的中深孔的深度和倾角测量。
目前，国内矿山由于钻孔设备的限制，钻完孔后仍一直采用简陋的手工方法进行测量验收。不但劳动强度大，工效低，而且十分不安全，并且在一定程度上影响了采矿作业质量。为了提高采矿中深孔深度及倾角测量的精度，国内也有采用电子技术制成的深度及倾角测量仪，但成本高，且仍不能达到应用的高质量要求。
本实用新型的目的是要提供一种适合井下采矿中深孔的深度及倾角测量低成本智能化数显仪器。
本实用新型是以如下的方式来实现的中深孔的深度测量是具有发射和接收波脉冲功能的声波换能器安装在铝合金材料制成的有三个可收拢和张开的支撑卡顶部，测杆和加长测杆都是空心铝合金管制成，可减轻重量，测杆的一端固定在支撑卡的中间，测杆的另一端可在不够长时拧上加长测杆，电缆为五芯屏蔽电缆线，电缆的一端穿过空心测杆与声波换能器相接，另一端与仪表盒插头相连。测量的数据经电缆输入仪表盒中的单片机进行分析处理、储存、显示并打印出测量报告。
中深孔的倾角测量是用尼龙材料制成的导向球和锥形塞均固定在铝合金空心管制成的测杆上，导向球固定在测杆的一端，摆锤盒固定在测杆的另一端，锥形塞固定在导向球和摆锤盒之间。摆锤盒是用滚动轴承安装在测杆上的，并且以测杆为轴360°旋转，光电编码器安装在摆锤盒的中间且与电缆相连，电缆的另一端与仪表盒插头连接。测杆长度不够可拧上加长测杆。摆锤在摆锤盒内摆动的角度经光电编码器转换后经电缆输入仪表盒中的单片机进行分析处理、储存、显示并打印出测量报告。
仪表盒中的硬件电路由单片机80C31为核心配以大规模外围集成电路构成。整机原理是信号发生器始终产生一个频率为2KHz的振荡信号，在启动键按下后，8253定时器产生一个3ms的触发脉冲，二者复合成一个2KHz、3ms的发射脉冲，经功率放大器放大后，推动声波换能器发出一个频率为2KHz的声波脉冲。声波脉冲被孔底反射后，又被同一个声波换能器所接收，接收到的回波信号经过一个中心频率为2KHz的带通滤波器进行滤波放大。被放大的回波信号送给AD574模数转换器进行8位的模数转换，转换频率由8253系统时序发生器以58μs/次来触发，每个A/D模数转换器样点就是量程1cm。A/D转换共进行3000次，对应仪器满量程30m。A/D转换结束后，代表回波幅度和位置的数字量被存贮到中间数据存贮器6264内，以供CPU进行数据处理。倾角传感器(光电编码器)输出的脉冲信号经光栅信号转换器，变成4倍频的正向脉冲或反脉冲，然后送给74HC193组成的角度计数器，以供CPU进行处理(每个脉冲代表角度值15′)。在计算出中深孔的深度和角度后，最终的测量结果被存放在E2PROM2864存储器中，即使仪器断电，数据也不会丢失，只有当仪器和地面上的PC机通过RS-232C接口连接后，数据才被读入PC机，测量结果可以由PC机通过打印机输出。在测量时，CPU通过键盘和显示管理芯片82C79，将测量数据显示在仪器的数码管上，并通过键盘接受使用者的指令，以完成全部测量功能。单片机CPU80C31是该仪器的核心，在这块板上，它管理了三块存贮器驱动WG-BUS总线，提供一个标准RS-232C接口。
本实用新型采用单片机为主体，测量采矿中深孔深度和倾角时，可即对显示和将结果存贮，到地面上后与计算机连接打印结果，测量数据精确度高，对炮孔的实际位置参数(如水平、进路、排位、孔号)人工贮存形成测量生产报表。
图1为本实用新型结构示意图。
以下结合附图1对本实用新型作进一步的详细描述中深孔深度测量是用测杆(3)，不够长时拧上加长测杆(4)，把声波换能器(1)送入孔径为80mm的爆破孔中，并用支撑卡(2)卡牢。按下仪表盒(10)测深启动键，声波换能器(1)向孔底发射一个声波脉冲并接收反回波，通过五芯屏蔽电缆(5)传输给仪表盒(10)中，经过模数转换后，送入存贮器，经单片机认别分析处理后，再显示出来，测量完毕拨下测深度电缆插头。在地面上可用接口与计算机连接后可直接打印出测量报告。
中深孔的倾角测量是用测杆(3)，不够长时拧上加长测杆(4)把导向球(6)送入孔径为80mm的爆破孔中，用锥形塞(7)固牢，按仪表盒(10)测倾角启动键，安装在摆锤盒(8)上的光电编码器(9)输出的脉冲信号经光栅信号转换器，变成摆锤盒(8)中的摆锤的转动角度所对应的脉冲信号传感记录下来，由单片机将脉冲数换算成角度送显示板显示，人工贮存，爆破孔的实际位置参数(如水平、进路、排位、孔号等)。测量完毕，拨下测倾角电缆插头，到地面上与计算机连接可打印出测量报告。
权利要求1.一种由声波换能器(1)、导向球(6)、测杆(3)、摆锤盒(8)、光电编码器(9)、仪表盒(10)等构成的中深孔深度及倾角测量仪，其特征是该测量仪器采用单片机与声波换能器(1)、支撑卡(2)、测杆(3)、电缆(5)构成智能化深度测量；单片机与导向球(6)、锥形塞(7)、摆锤盒(8)、光电编码器(9)、测杆(3)、电缆(5)构成智能化倾角测量。
2.根据权利要求1规定的中深孔深度及倾角测量仪，其特征是获得的数据存放在E2PROM2864存贮器中，只有当仪器和地面上的PC机通过RS-232C接口连接后，数据才被读入PC机，并通过打印机输出，在测量时，CPU通过键盘和显示管理芯片82C79，将测量数据显示在仪器的数码管上，并通过键盘接收指令完成全部测量功能。
3.根据权利要求1规定的中深孔深度及倾角测量仪，其特征是支撑卡(2)安装在测杆(3)上，且可以收拢和撑开，在支撑卡(2)的顶部安装有声波换能器(1)、电缆穿过空心测杆(3)一端与声波换能器(1)连接，另一端通过插头与仪表盒(10)相接。
4.根据权利要求1规定的中深孔深度及倾角测量仪，其特征是，光电编码器(9)安装在摆锤盒(8)中间，摆锤盒(8)通过滑动轴承固定在测杆(3)一端，且以测杆(3)为轴可做360°转动，测杆(3)的另一端固定有导向球(6)，在导向球(6)与摆锤盒(8)之间的测杆(3)上，固定有锥形塞(7)，电缆(5)一端与光电编码器(9)相连，另一端用插头与仪表盒相接。
专利摘要本实用新型公开了一种测量中深孔深度及倾角的仪器。主要由声波换能器、摆锤盒、光电编码器、仪表盒等构成智能化测量仪器。适用于采矿爆破孔深度及倾角测量。并自动打印出报告。操作简单，携带方便，成本低。
文档编号G01D21/02GK2574010SQ0124987
公开日2003年9月17日 申请日期2001年6月19日 优先权日2001年6月19日
发明者李东晖, 谈超, 郭廖武, 周传志, 吴应湘, 冯丽娟, 熊永安, 余奎香, 谢立辉, 戴启春, 毛少波, 蒋明勇 申请人:武汉钢铁(集团)公司