全型多点位移计，数据流程中的数据滤波方法采用了 Fir滤波器。
[0014]8、本实用新型一种矿用本质安全型多点位移计，广泛用于矿井巷道、隧道、地下硐室等建筑物或构筑物顶板岩层多点位移监测等方面。
【附图说明】
[0015]图1、本实用新型的安装示意图。
[0016]图中:1一磁性锚头2—矿井巷道顶板岩层3—柔性测杆4一仪表舱
[0017]图2、本实用新型的结构示意图。
[0018]图中:3—柔性测杆4一仪表舱5—磁致伸缩线6—回波换能检测装置
[0019]7—回路闭合导线8—磁致伸缩线支撑块9 一端点固定装置
[0020]图3、本实用新型信号处理模块方框图。
[0021]图中:10—驱动装置11一放大电路12—采集电路13—处理器
[0022]14 一外部供电电路15—供电保护及能量限制电路 16 —电池供电电路
[0023]17—电池供电与外部供电切换电路18 — RS485通讯电路19一RS485互联保护电路20 — ZigBee通讯电路21—显示电路22—光唤醒电路
[0024]图4、本实用新型扭力波检测装置的示意图。
[0025]图中:23—压电陶瓷片24—波导丝25—压电陶瓷片导线
[0026]图5、本实用新型纵波检测装置的示意图。
[0027]图中:24—波导丝26—螺线管27—永磁铁。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0029]实施例1:
[0030]某矿3#煤层在已施工的320m材料运输大巷揭露I个采空区，该采空区长38m，均宽15m，冒高约3.5?4m，中间采空巷道交错布置。采用本实用新型对材料运输大巷两采空区顶板泥岩层、泥质砂岩层、细砂岩层、泥砂岩互层和泥岩层等5个岩层位移进行监测，顶板岩层同一钻孔直径为28mm，其结构由5个磁性锚头、I根柔性测杆、仪表舱、回波换能检测装置、磁致伸缩线支撑块和端点固定装置组成，其中，5个磁性锚头分别锚固于材料运输大巷两采空区顶板泥岩层、泥质砂岩层、细砂岩层、泥砂岩互层和泥岩层等5个岩层，仪表舱内的信号处理模块包括驱动装置、放大电路、采集电路、处理器、外部供电电路、供电保护及能量限制电路、电池供电电路、电池供电与外部供电切换电路、RS485通讯电路、RS485互联保护电路、ZigBee通讯电路、显示电路和光唤醒电路，回波换能检测装置包括由压电陶瓷片、波导丝和压电陶瓷片导线组成的扭力波检测装置，以及波导丝、螺线管和永磁铁组成的纵波检测装置；柔性测杆内布置磁致伸缩线和回路闭合导线，磁致伸缩线为镍基合金磁致伸缩材料，柔性测杆贯穿所有磁性锚头，一端固定于矿井巷道顶板岩层，另一端通过端点固定装置和仪表舱相连接；处理器通过驱动装置向磁致伸缩线发送起始电脉冲，起始电脉冲在由磁致伸缩线和回路闭合导线构成的闭环内产生电流，在柔性测杆周边形成电磁场，与磁性锚头形成的电磁场叠加，形成扭力波和纵波；回波换能检测装置中的扭力波检测装置和纵波检测装置分别捕捉扭力波和纵波，并转换成返回电脉冲，输入到信号处理模块的放大电路中，通过信号处理模块计算电脉冲起始和返回之间的时间差得到矿井巷道顶板岩层位移。
[0031]为了降低功耗，本实用新型一种矿用本质安全型多点位移计大部分时间处于睡眠状态，睡眠电流小于2UA，该采空区顶板泥岩层、泥质砂岩层、细砂岩层、泥砂岩互层和泥岩层等5个岩层的相对位移分别为25mm、28mm、0mm、4mm和0mm。
[0032]实际多点位移监测效果良好。
[0033]实施例2:
[0034]某矿3#煤层I采区3101工作面回风顺槽20m处遇到一空区，为采空巷道，宽度约16m，长度未知，采用本实用新型对该空区顶板直接顶和基本顶2个岩层位移进行监测，顶板岩层同一钻孔直径为28_，其结构由2个磁性锚头，分别锚固于该空区顶板直接顶和基本顶2个岩层，相对位移为43mm和17mm。实际多点位移监测效果良好。其它同实施例1。
【主权项】
1.一种矿用本质安全型多点位移计，包括若干个磁性锚头、I根柔性测杆和仪表舱，其中，磁性锚头锚固于矿井巷道顶板岩层，仪表舱内设置的信号处理模块包括驱动装置、放大电路、采集电路、处理器、外部供电电路、供电保护及能量限制电路、电池供电电路、电池供电与外部供电切换电路、RS485通讯电路、RS485互联保护电路、ZigBee通讯电路、显示电路和光唤醒电路，其特征在于:柔性测杆内布置磁致伸缩线和回路闭合导线，磁致伸缩线为镍基合金磁致伸缩材料，磁致伸缩线通过支撑块设置在柔性测杆内，柔性测杆贯穿所有磁性锚头，一端固定于矿井巷道顶板岩层，另一端通过回波换能检测装置、端点固定装置和仪表舱相连接；回波换能检测装置包括扭力波检测装置和纵波检测装置，扭力波检测装置由压电陶瓷片、波导丝和压电陶瓷片导线组成，纵波检测装置由波导丝、螺线管和永磁铁组成；处理器通过驱动装置向磁致伸缩线发送起始电脉冲，起始电脉冲在由磁致伸缩线和回路闭合导线构成的闭环内产生电流，在柔性测杆周边形成电磁场，与磁性锚头形成的电磁场叠加，形成扭力波和纵波；回波换能检测装置中的扭力波检测装置和纵波检测装置分别捕捉扭力波和纵波，并转换成返回电脉冲，输入到信号处理模块的放大电路中，通过信号处理模块计算电脉冲起始和返回之间的时间差得到矿井巷道顶板岩层位移。
【专利摘要】本实用新型公开了一种以磁性锚头和磁致伸缩线作为位移传感器的矿用本质安全型多点位移计，其结构由若干个磁性锚头、1根柔性测杆、仪表舱、回波换能检测装置、磁致伸缩线支撑块和端点固定装置组成，柔性测杆内部安装有磁致伸缩线，磁性锚头固定于矿井巷道顶板岩层，处理器通过驱动电路向磁致伸缩线发送电脉冲，该电脉冲与磁性锚头相互作用形成扭力波和纵波，并在磁致伸缩线内传播，通过回波换能检测装置检出该回波的到达时间，即可算出磁性锚头所在位置的顶板位移。本实用新型相对于4~6根测绳的多点位移计可以减少矿井巷道顶板岩层同一钻孔内的多点位移测绳数量，有效解决同一钻孔内多点位移多根测绳的安装复杂、极易缠绕问题。
【IPC分类】G01B21-02, E21B47-13
【公开号】CN204402467
【申请号】CN201420858598
【发明人】王东, 李风珍, 何小刚, 鲁伟, 邵祥, 朱跃琴, 倪嘉, 贾存华, 韩浩, 李忠福, 李亚君, 王玉玲
【申请人】晋能集团有限公司, 山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月30日