矿用巷道顶板岩性探测仪的制作方法

专利名称：矿用巷道顶板岩性探测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿用巷道顶板岩性探测仪。
背景技术：
为了对煤矿井下巷道进行科学支护，合理巷道支护方式，在进行锚杆支护前，需要了解支护巷道顶板的岩性及岩层结构情况，根据顶板岩性地质力学参数，确定支护参数和支护形式。目前，确定巷道顶板岩性的方法主要有以下两种第一种是利用地质岩芯钻，取出岩芯，根据岩芯柱状构造，人工分析获得顶板围岩地质力学参数，然后再进行锚杆支护设计，这种方法效率低，需要专门配置一套地质岩芯钻。第二种方法是利用锚杆钻机首先打一个观测钻孔，再用钻孔窥视仪来观测钻孔内部结构，从而了解巷道顶板围岩岩层结构参数，然后对顶板进行锚杆支护设计，受煤矿井下环境影响，这种方法由于窥视的精度低，获得的顶板围岩结构参数误差较大，影响锚杆支护效果。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种操作简单、测试方便、有利于现场锚杆支护的矿用巷道顶板岩性探测仪。
为了实现上述目的，本实用新型包括机壳、按键、指示灯、显示器、传感器输入接线口、串行接口、电源插口、保险管、电源开关、线路板，按键、指示灯、显示器固定安装在前面板上，传感器输入接线口、串行接口、电源插口、保险管、开关固定安装在后面板上，线路板固定在机壳内，线路板上安装有单片机、存储器、显示专用芯片、驱动接收器及外围线路，它是在单片机的输入端连接有位移传感器、压力传感器、转速传感器、风压传感器，在单片机的串行外围接口连接有存储器和驱动接收器，驱动接收器的输出端连接上位PC机，单片机的核心模块输出端分别对应连接到显示专用芯片的对应端，显示专用芯片的输出端连接键盘及显示器。
这样，在进行锚杆钻机支护时，将位移传感器固定在底板上，用连接拉线的方式，灵活固定在合适的位置；将推力传感器固定在风钻的底部，以连续检测风钻的推力；将风压传感器连接在风钻进风管路上，以连续检测压缩空气的压力；转速传感器通过钢板固定在钻套附近，与钻套上嵌入的磁钢相对，以连续检测钻速；由于锚杆钻机钻孔时的钻进速度、转速和推力与岩石特性密切相关，通过本实用新型对各传感器传来的信息进行收集、运算、存储，显示检测数据，即可以对风动锚杆钻机钻进破岩所反映出的瞬时信息进行同步、连续、密集检测实现岩层特性识别，从而可以准确地判别顶板围岩地质力学参数，施工锚杆钻孔时，即可同步显示顶板岩层柱状图并提示顶板岩性地质力学参数，为巷道锚杆支护设计提供依据，具有操作简单，安全可靠、科学合理、锚杆支护现场使用方便。


以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型的前面板结构示意图。
图2为本实用新型的后面板结构示意图。
图3为本实用新型的电气原理图。
具体实施方式
由图1、图2、图3可知，本实用新型包括机壳1、按键2、指示灯3、显示器4、传感器输入接线口5、串行接口6、电源插口7、保险管8、电源开关9、线路板，按键2、指示灯3、显示器4固定安装在前面板上，传感器输入接线口5、串行接口6、电源插口7、保险管8、电源开关9固定安装在后面板上，线路板固定在机壳1内，线路板上安装有C8051F020单片机、AT45DB081B串行存储器、BC7281显示专用芯片、MAX202线驱动接收器及外围线路。在单片机的输入端AINO.1、AINO.2、AINO.3、AINO.4分别连接有位移传感器WY、压力传感器YL、转速传感器ZS、风压传感器FY，位移传感器是把机械运动，即钻杆的位移量转换成可以计量、记录和传送的电信号，推力传感器是把风钻的推力转换为可以识别并可以记录、传送的电信号，转速传感器是把风钻的转速转换为可以识别并可以记录、传送的的电信号，风压传感器是把风钻正常钻进时需要的风压转换为主机可以识别并可以记录、传送的的电信号。由于本探测仪需要采集、存储、处理的数据量庞大，在C8051F020高速单片机的串行外围接口连接有AT45DB081B存储器和MAX202线驱动接收器，MAX202线驱动接收器的输出端连接上位PC计算机，上位机对各组数据进行分析计算得出岩石的各种性状参数，存储器可以进行片外数据存储。C8051F020单片机串行外围接口P0.2、P0.4、P0.3、P4.0、P4.1、P4.2端分别对应连接存储器的SCK、SI、SO、RST、WP、CS端。C8051F020单片机核心模块的输出端P1.1、P1.2、P1.3口经稳压后分别送入BC7281显示专用芯片的键盘有效输出端KEY、串行通讯时钟端CLK、串行通讯数据端DAT，其中CLK为串行接口的通讯时钟的输入端，由C8051F020单片机控制，下降沿有效，以此保持BC7281的时钟与C8051F020同步；按键指示键KEY为BC7281显示专用芯片的输出端，只有当按下的键正确时，才给C8051F020发出低电平信号，C8051F020的KEY端得到有效信号(低电平)，开始判断键值，调用相应的子程序完成所按下的按键的功能.用BC7281的DIG0-DIG7和外接段驱动用移位寄存器时钟端SCLK、外接段驱动用移位寄存器时钟端SDAT实现对显示器的片选和段选。DIG0-DIG7为驱动输出且连接键盘及显示器JPXS。由于BC7281需要外接移位寄存器构成段驱动电路，且选用了16位显示器，所以增加了2片8位移位寄存器74HC164。为了能够符合井下使用要求，机壳应具备防爆性能，并且强度高、耐腐蚀，其内部的电气线路应为本质安全型。
权利要求1.矿用巷道顶板岩性探测仪，包括机壳(1)、按键(2)、指示灯(3)、显示器(4)、传感器输入接线口(5)、串行接口(6)、电源插口(7)、保险管(8)、电源开关(9)、线路板，按键(2)、指示灯(3)、显示器(4)固定安装在前面板上，传感器输入接线口(5)、串行接口(6)、电源插口(7)、保险管(8)、电源开关(9)固定安装在后面板上，线路板固定在机壳(1)内，线路板上安装有单片机、存储器、显示专用芯片、驱动接收器及外围线路，其特征是在单片机的输入端连接有位移传感器、压力传感器、转速传感器、风压传感器，在单片机的串行外围接口连接有存储器和驱动接收器，驱动接收器的输出端连接上位PC机，单片机的核心模块输出端分别对应连接到显示专用芯片的对应端，显示专用芯片的输出端连接键盘及显示器。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用顶板岩性探测仪，它是在单片机的输入端连接有位移传感器、压力传感器、转速传感器、风压传感器，在单片机的串行外围接口连接有存储器和驱动接收器，驱动接收器的输出端连接上位PC机，单片机的核心模块输出端分别对应连接到显示专用芯片的对应端，显示专用芯片的输出端连接键盘及显示器，可以准确地判别顶板围岩地质力学参数，为巷道锚杆提供依据，具有操作简单、安全可靠、科学合理、锚杆支护现场使用方便。
文档编号E21D21/00GK2846755SQ20052003152
公开日2006年12月13日 申请日期2005年8月15日 优先权日2005年8月15日
发明者贾明魁, 姜秋生, 李维熙, 朱强伟 申请人:贾明魁