响要大于钻杆杆体经过永磁体时对整个磁场所造成的影响，因此，两磁感应传感器可由有效区别出与钻杆杆体及钻杆对接处的磁感应强度的变化。
[0053]并且，在本实施例中，测量探头内设有两套永磁体及相应的两套磁感应传感器，两套磁感应传感器沿标准钻杆运动方向的轴向间距不超过一个钻杆接头长度，由两个磁感应传感器分别发出脉冲检测信号。
[0054]如图10所示，当标准钻杆从左侧进入探头时此时标准钻杆正向运动，钻机将首尾对接的标准钻杆打入岩层，两套检测电路中的处于左侧的A传感器先输出与标准钻杆对接部位相对应的脉冲信号，处于右侧的B传感器后输出与标准钻杆对接部位相对应的脉冲信号。标准钻杆继续向前移动时，处于左侧的A传感器输出的与标准钻杆对接部位相对应的脉冲信号先消失，处于右侧的B传感器输出的与标准钻杆对接部位相对应的脉冲信号后消失。
[0055]如图11所示，在标准钻杆反向运动时，信号出现及消失的时序与标准钻杆正向运动时正好相反。
[0056]这样，可以利用两个两套磁感应传感器来判断标准钻杆的运动方向，还可以将两套磁感应传感器分别输出的脉冲检测信号的个数进行相互印证或对检测主机得到的计数个数进行修正，以提高对有效信号计数个数的正确性。
[0057]本实施例中，测量探头中设有两个永磁体，在其他实施例中，也可以仅设置单个永磁体，该永磁体上可以设置一个磁感应传感器，也可以沿标准钻杆的运动方向于永磁体的前后两侧分别布置一个磁感应传感器。
[0058]本实施例中，永磁体为环形结构，在其他实施例中，永磁体也可以为可套装在标砖钻杆上的U型结构。
[0059]本实施例中，将永磁体及磁感应传感器安装在导磁衔铁架上，改善测量探头内部磁场环境，提高测量精度。
[0060]本实施例所提供的使用上述测量装置可依照下述测量方法进行钻孔深度的测量:
[0061]在钻机将首尾对接的标准钻杆打入、拔出时，相邻钻杆的对接处经过测量探头时，磁感应传感器输出脉冲检测信号，对脉冲检测信号进行计数，将脉冲检测信号的个数乘以标准钻杆的长度即可得到钻孔深度。
[0062]并且，由于所述的测量探头中的永磁体沿标准钻杆运动方向间隔分布有两个，所述磁感应传感器对应两永磁体间隔设定间距布置有两个，通过检测两磁感应传感器发出对应脉冲检测信号的先后顺序判断钻杆移动方向。
[0063]将标准钻杆打入时的运动方向定义为正向，当两磁感应传感器输出脉冲检测信号的先后顺序按照所述正向依次出现时，判断标准钻杆正向运动，当两磁感应传感器输出脉冲检测信号的先后顺序按照反向依次出现时，判断标准钻杆反向运动，在钻机将首尾对接的标准钻杆打入时，通过判断标准钻杆的运动方向对所述脉冲检测信号个数进行修正，当两磁感应传感器输出脉冲检测信号的先后顺序按照反向出现N次时，将所述脉冲检测信号个数减去N。
[0064]本实施例所提供的测量方法在使用时，在首尾对接的标准钻杆穿过测量探头时，标准钻杆的杆体部位及对接处对整个永磁体的磁场的磁阻不同，磁阻的变化反应在磁场的磁感应强度的变化上，在相邻标准钻杆的首尾对接处穿过永磁体并经过磁感应传感器时，磁感应传感器感应到因钻杆对接处及钻杆杆身穿过永磁体时磁路磁阻变化导致磁路磁感应强度变化，输出脉冲检测信号，对脉冲检测信号进行计数，将脉冲检测信号的个数乘以标准钻杆的长度即可得到钻孔深度。
[0065]另外，还可以通过对两磁感应传感器输出信号的时序判断标准钻杆的运动方向，还可以在钻机将钻杆打入煤层中时，通过两磁感应传感器输出信号的时序对检测主机记录个数进彳丁修正，提尚检测精度。
[0066]本实用新型所提供的矿用随钻式钻孔轨迹测量装置中，依靠测量探杆测量空间姿态角度，通过非接触式测量装置记录钻孔深度，在打钻完成后，将测量探杆中电子罗盘记录的空间姿态记录输出，并与由非接触式测量装置记录的钻孔深度依照时间同步的原则建立对应关系，具体可生成钻孔过程中的实际空间轨迹。
[0067]本实用新型所提供的矿用随钻式钻孔轨迹测量装置中，采用非接触式测量装置对钻孔深度进行实时记录测量，并通过测量探杆内部的电子罗盘记录测量空间姿态角度，可有效降低工人的劳动强度，提高测量效率。
【主权项】
1.矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，包括测量探杆，测量探杆中设有用于测量空间姿态的角度传感器，其特征在于:所述的测量探杆中设有用于检测测量探杆处于运动、静止状态的运动状态测量器，测量探杆中还设有用于根据运动状态测量器输出的表示测量探杆由运动状态转为完全静止状态时测量信号控制所述角度传感器进行空间姿态测量的主控制器，所述主控制器与所述运动状态测量器及角度传感器对应信号连接。2.根据权利要求1所述的矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，其特征在于:所述的运动状态测量器为加速度计或电子陀螺仪或振动传感器；所述角度传感器为电子罗盘。3.根据权利要求1或2所述的矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，其特征在于:所述的测量系统还包括用于测量钻孔深度的非接触式测量探头，测量探头包括用于非接触的套装在首尾对接的标准钻杆上的永磁体，测量探头还包括设置于永磁体旁侧、用于在钻杆对接处通过该永磁体时输出相应信号的磁感应传感器。4.根据权利要求3所述的矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，其特征在于:所述的磁感应传感器为由沿标准钻杆周向均布的多个霍尔电压传感器构成的霍尔传感器组，所述的永磁体为环形结构。5.根据权利要求4所述的矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，其特征在于:所述的永磁体沿标准钻杆运动方向间隔分布有两个，所述磁感应传感器对应两永磁体间隔设定间距布置有两个。6.根据权利要求5所述的矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，其特征在于:所述测量探头包括用于非接触的套装在首尾对接的标准钻杆上的导磁衔铁架，导磁衔铁架上设有供标准钻杆穿过的内穿孔，两永磁体沿标准钻杆运动方向间隔固设在导磁衔铁架上，两磁感应传感器沿标准钻杆运动方向间隔固设在导磁衔铁架上。7.根据权利要求1或2所述的矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，其特征在于:所述的测量系统还包括用于测量钻孔深度的非接触式测量探头，该测量探头包括用于产生交变电流的激励电路，激励电路包括用于非接触的套装在标准钻杆上的激励线圈，测量探头还包括用于在标准钻杆穿过所述激励线圈的过程中检测激励线圈内部信号变化的检测电路，检测电路包括用于非接触的套装在标准钻杆上的检测所述激励线圈内部信号变化的检测线圈，检测线圈与激励线圈相互靠近布置以与所述激励线圈形成电磁耦合。8.根据权利要求7所述的矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，其特征在于:所述的激励电路包括依次连接的交变激励源、信号放大单元和所述的激励线圈。9.根据权利要求8所述的矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，其特征在于:所述的交变激励源为幅值不变的正弦激励源。10.根据权利要求7所述的矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，其特征在于:所述的检测电路包括依次连接的所述检测线圈和对检测线圈输出的检测信号进行处理并将检测信号与设定阈值进行比较且根据比较结果输出脉冲信号的信号处理单元，所述测量装置还包括用于与信号处理单元的输出端信号连接以对所述脉冲信号进行计数的检测主机。
【专利摘要】本实用新型涉及一种矿用随钻式钻孔轨迹测量系统，测量系统包括测量探杆，测量探杆中设有用于测量空间姿态的角度传感器，所述的测量探杆中设有用于检测测量探杆处于运动、静止状态的运动状态测量器，测量探杆中还设有用于根据运动状态测量器输出的表示测量探杆由运动状态转为完全静止状态时测量信号控制所述角度传感器进行空间姿态测量的主控制器，所述主控制器与所述运动状态测量器及角度传感器对应信号连接。运动状态测量器在检测测量探杆由运动状态转为完全静止状态时，由主控制器控制角度传感器启动进行空间姿态测量，保证空间姿态测量的准确性，提高测量精度。
【IPC分类】E21B47/022, E21B47/04
【公开号】CN204627589
【申请号】CN201520011625
【发明人】范运兴, 贺卫星, 解毅, 王志东, 刘俊州
【申请人】郑州光力科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年1月8日