一种矿用本安型钻孔深度测量仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钻孔深度测量仪，尤其涉及一种矿用本安型钻孔深度测量仪。
【背景技术】
[0002]煤矿瓦斯抽放钻孔及探水放水钻孔工程在保证煤矿安全生产中起到至关重要的作用。瓦斯抽放孔或探水放水钻孔的一般深度为300m左右，且钻探的深度至关重要。由于施工条件、实施人员等诸多因素导致实际钻孔深度未能达到设计深度，甚至与设计深度相距甚远，这给后期开采留下了潜在危险。目前对于钻孔深度测量方法有二:①在钻孔施工处安装视频监控通过压力传感装置取钻机推杆液压，推算钻杆深度及孔深。这两种方法思路简单直观，但存在最大问题是需要搭建监控系统，将视频数据或压力数据上传至监控室。对于钻孔施工周期(一般2天)来说，拆、搭系统的重复性工作量较大，方法并不简单易行。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型旨在提供一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置，该装置为便携式仪表，操作简便、易于携带、测量准确。
[0004]一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置，包括:加速度传感器I和主机，所述主机包括信号预处理单元2、高速数据采集单元3、组态屏人机交互单元4、通信电路5、单片机6、本安电池组7、数据存储单元8。
[0005]其中，所述高速数据采集单元3、通信电路5、数据存储单元8分别与所述单片机6相连；所述加速度传感器I与信号预处理单元2连接，信号预处理单元2与高速数据采集单元3相连；所述组态屏人机交互单元4与通信电路5连接，通信电路5与单片机6连接；所述本安电池组7为整个系统供电。
[0006]所述组态屏人机交互单元4其作为人机交互的中心，进行数据显示及指令输入，所述组态屏人机交互单元4采用昆仑通态组态屏。
[0007]所述加速度传感器I采集振动信号，经过信号预处理电路2、高速信号采集电路3进入单片机，保证信号完整性的同时，提供了极高的信噪比。
[0008]所述单片机6采用了多种算法对于振动信号进行分析，可以进行迅速定位回波点、计算钻杆长度。
[0009]所述本安电池组7采用安全栅电路与锰酸锂电池胶封组成。
[0010]所述的单片机6采用NXP的Cortex-M3单片机，加速度传感器I采用YMC151A100C将振动信号转换为电信号。
[0011]本实用新型的工作原理为:敲击钻杆产生弹性波，利用加速度传感器采集振动信号，单片机按预定的算法分析信号后，确定波形原始激发点及回波点，从而计量出弹性波在钻杆中的渡越时间，再依据弹性波在钻杆介质中波速从而得到钻杆长度，即钻孔深度。
[0012]本实用新型较之现有技术的优点在于:
[0013](I)现有技术无论是采用视频监控或是采用监控钻机推算，这些方法都需要搭建系统，提供数据上传链路。煤矿钻孔的工期很短，转场较快，系统的拆、搭耗费大量人力物力。本实用新型一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置为单机产品，利用敲击钻杆即可以测量钻孔深度，较之现有产品具有操作简便、易于携带的优点。
[0014](2)通过测量弹性波在钻杆中的渡越时间，间接测量了钻孔深度。单孔测量可以在一分钟内完成，且精确度在二十厘米以内，将电子电路技术与弹性波间接测量技术结合，结合弹性波的激发及反射特性，在信号预处理、信号采集、分析算法等方面进行深入研宄，具有操作简便、测量精准的优点。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置的原理框图；
[0016]图2是本实用新型一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置的典型应用示意图；
[0017]上述附图中的附图标记如下:
[0018]I为加速度传感器；2为信号预处理单元；3为高速信号采集单元；4为组态屏人机交互单元；5为通信电路；6为单片机；7为本安电池组；8为数据存储单元；9为防爆铜锤；10为钻杆。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图1、2和实施例对本实用新型进一步说明:
[0020]如图1、2所示，一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置，包括:加速度传感器I和主机，所述主机包括信号预处理单元2、高速数据采集单元3、组态屏人机交互单元4、通信电路5、单片机6、本安电池组7、数据存储单元8 ;其中，所述高速数据采集单元3、通信电路5、数据存储单元8分别与所述单片机6相连；所述加速度传感器I与信号预处理单元2连接，信号预处理单元2与高速数据采集单元3相连；所述组态屏人机交互单元4与通信电路5连接，通信电路5与单片机6连接；所述本安电池组7为整个系统供电。
[0021]所述组态屏人机交互单元4是昆仑通态组态屏，其作为人机交互的中心，进行数据显示及指令输入。
[0022]所述加速度传感器I采集振动信号，经过信号预处理电路2、高速信号采集电路3进入单片机，保证信号完整性的同时，提供了极高的信噪比。
[0023]所述单片机6采用了多种算法对于振动信号进行分析，可以迅速定位回波点、计算钻杆长度。
[0024]所述本安电池组7采用安全栅电路与锰酸锂电池胶封组成。
[0025]所述的单片机6采用NXP的Cortex-M3单片机，加速度传感器I采用YMC151A100C将振动信号转换为电信号。
[0026]如图2所示，将加速度传感器I装在钻杆10切面，确保加速度传感器I稳固安装，将加速度传感器I连接至主机。打开主机，主机未提示“传感器断线”警告信息后，即加速度传感器I已经与主机进行了电气连接。点击主机的“开始测量”后，使用防爆铜锤9，以适度力气敲击钻杆10切面，主机开机采集并按预定算法处理信号，在处理完成后组态屏人机交互单元4显示“一次有效敲击”，总敲击次数加一，蜂鸣器鸣笛一次，至此一次有效敲击及测量已经完成。为了排除偶然误差及误操作等相关因素，一次有效的测量需要敲击5次，完成5次敲击后，单片机6按算法对5次数据进行甄别并通过组态屏人机交互单元4给出测量结果。
[0027]本实用新型的工作原理为:敲击钻杆10产生弹性波，利用加速度传感器I采集振动信号，单片机6按预定的算法分析信号后，确定波形原始激发点及回波点，从而计量出弹性波在钻杆10中的渡越时间，再依据弹性波在钻杆10介质中波速从而得到钻杆10长度，即钻孔10深度。
[0028]以上实施例是对本实用新型的【具体实施方式】的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。
【主权项】
1.一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置，其特征在于，包括:加速度传感器(I)和主机，所述主机包括信号预处理单元(2)、高速数据采集单元(3)、组态屏人机交互单元(4)、通信电路(5)、单片机￠)、本安电池组(7)、数据存储单元(8);其中，所述高速数据采集单元(3)、通信电路(5)、数据存储单元(8)分别与所述单片机(6)相连；所述加速度传感器(I)与信号预处理单元(2)连接，所述信号预处理单元(2)与高速数据采集单元(3)相连；所述组态屏人机交互单元(4)与通信电路(5)连接，所述通信电路(5)与单片机(6)连接；所述本安电池组(7)为整个系统供电。
2.根据权利要求1所述的一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置，其特征在于，所述组态屏人机交互单元(4)作为人机交互的中心，进行数据显示及指令输入。
3.根据权利要求1所述的一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置，其特征在于，所述加速度传感器(I)采集振动信号，经过信号预处理电路(2)、高速信号采集电路(3)进入单片机。
4.根据权利要求1所述的一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置，其特征在于，所述单片机(6)采用多种算法对于振动信号进行分析，进行迅速定位回波点、计算钻杆长度。
5.根据权利要求1所述的一种矿用本安型钻孔深度测量仪装置，其特征在于，所述本安电池组(7)采用安全栅电路与锰酸锂电池胶封组成。
【专利摘要】本实用新型涉及一种矿用本安型钻孔深度测量仪，包括：加速度传感器和主机，所述主机包括信号预处理单元、高速数据采集单元、组态屏人机交互单元、通信电路、单片机、本安电池组、数据存储单元；其中，所述高速数据采集单元、通信电路、数据存储单元分别与所述单片机相连；所述加速度传感器与信号预处理单元连接，信号预处理单元与高速数据采集单元相连；所述组态屏人机交互单元与通信电路连接，通信电路与单片机连接；所述本安电池组为整个系统供电。利用敲击钻杆即可以测量钻孔深度，具有操作简便、易于携带、测量精准的优点。
【IPC分类】G01S11-14, G01S11-00
【公开号】CN204462381
【申请号】CN201520055139
【发明人】袁凤培, 朱承建, 毛江, 王树丰, 张操, 刘健康, 杨康, 陈家财
【申请人】天地（常州）自动化股份有限公司, 中煤科工集团常州研究院有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年1月26日