專利名稱：數(shù)字式地質羅盤的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種地質羅盤。
背景技術：
羅盤在地質工作中具有十分重要的意義，被稱為地質工作的三件寶之一， 但是傳統(tǒng)地質羅盤的使用非常煩瑣、人為誤差大、與現(xiàn)代微機無法并用，給廣 大地質工作者，尤其是研究構造的地質工作者帶來很大的麻煩，且十分耗時， 而國內外對此都沒有引起很大的重視。隨著自動數(shù)字化技術的發(fā)展，研制數(shù)字 地質羅盤從而減輕地質工作者的負擔，提高工作效率是具有非常重要意義的。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種數(shù)字式地質羅盤，其解決了傳統(tǒng)地質羅盤使用煩瑣、 人為誤差大、與現(xiàn)代微機無法并用等技術問題。 本發(fā)明的技術解決方案是
一種數(shù)字式地質羅盤，包括由底座3和上蓋5組成的外殼，所述上蓋5設 置有鏡子20、透光孔9、對物覘板小孔6，所述鏡子20上設置有垂直線8，所 述底座3設置有對目覘板1對目覘板小孔12，其特殊之處是，其還包括上蓋雙 軸加速度傳感器16、磁阻傳感器19、底座雙軸加速度傳感器13、處理單元17、 存儲單元18和顯示單元；所述上蓋雙軸加速度傳感器16安裝在上蓋5內且與 上蓋5的頂面保持平行，其X軸與上蓋5右棱邊保持平行，Z軸與上蓋5平面保 持垂直；所述磁阻傳感器19和底座雙軸加速度傳感器13同向水平安裝在底座3 內且與底座3平面保持平行，底座雙軸加速度傳感器13的Y軸平行于對目覘板 1的軸線。
上述顯示單元可以是設置在底座3上的底座顯示屏10。 上述顯示單元還可以是設置在底座3上的底座顯示屏10和設置在上蓋5上
的上蓋顯示屏7。
上述數(shù)字式地質羅盤還包括可與計算機連接的外部接口 15。 上述數(shù)字式地質羅盤還包括衛(wèi)星定位單元14。
上述數(shù)字式地質羅盤的底座3上設置有至少一個輸入按鍵11，所述輸入按 鍵ll包括觀察面的空間位置測量按鍵、目的物方位測量按鍵、目的物傾角測量 按鍵、清零按鍵、確認按鍵、磁偏角矯正按鍵或/和刪除按鍵。
上述數(shù)字式地質羅盤還包括揚聲器4。
上述數(shù)字式地質羅盤還包括補償旋鈕2。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1、 使用方便。數(shù)字地質羅盤是具有自動化功能的新型羅盤，它相對于傳統(tǒng)
地質羅盤最大優(yōu)勢是可自動讀取傳感器所測的各個角度數(shù)據(jù)并在顯示單元上
顯示各角度數(shù)據(jù)；可自動存儲所測出的數(shù)據(jù)和提供手動清零；可提供矯正磁偏 角的輸入，自動補償和測量后的手動清零；可提供和PC的接口，能把所測數(shù)據(jù) 直接輸入到PC，方便數(shù)據(jù)的后處理；無線通訊模塊提供無線鏈接功能，方便數(shù) 據(jù)的共享和傳輸；無線測距模塊提供測距功能；衛(wèi)星定位擴展模塊，提供當?shù)?的坐標，海拔和當?shù)貢r間，結合軟件內置地理位置磁偏角對照表自動修正磁偏 角；在兩個不同地點測量目的物的方位角和傾角，結合當?shù)氐牡乩硇畔?坐標 和海拔)，結算目的物的地理信息(坐標和海拔)，完成目的物的測高和測距； 可測出任何一個觀察面、線的空間方位(如巖層層面、褶皺軸面、斷層面、節(jié)理 面、褶皺樞紐、拉伸線理……等構造面/線的空間位置)，以及火成巖的各種構 造要素，礦體的產(chǎn)狀等；可測量目的物方位，包括目的物的方位角和傾角；可 提供小量程的刻度標尺。本發(fā)明在上蓋上設置了一個上蓋顯示屏，方便使用者 在不方便觀察底座顯示屏時進行觀察。
2、 測量精度高、范圍廣傾角0° 90° ，方位0° 365° (以地理北為 0。)。
3、 由于在使用過程中，對于可能出現(xiàn)的誤操作，本發(fā)明通過刪除按鍵可以 刪除不必要或者錯誤的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)編號自動調整。
4、 數(shù)字地質羅盤提供和PC的接口，文件按類別可讀取，文件類型也提供 大部分地質軟件和辦公軟件的可兼容性，如dat文件格式、xls文件格式、txt
文件格式。


圖1是本發(fā)明的電路原理示意圖2是本發(fā)明的外部結構示意圖3是本發(fā)明的內部結構示意其中l(wèi)-對目覘板，2-補償旋鈕，3-底座 板小孔，7-上蓋顯示屏，8-垂直線，9-透光孔 12-對目覘板小孔，13-底座雙軸加速度傳感器 口， 16-上蓋雙軸加速度傳感器，17-處理單元 20-鏡子。
具體實施例方式
數(shù)字地質羅盤是運用多種傳感器和數(shù)字芯片的自動化程度較高的機電產(chǎn) 品，其電路原理圖參見圖l，其上蓋和底座的外部結構示意圖參見圖2，其上蓋 和底座的內部結構示意圖參見圖3，包括底座、上蓋、上蓋雙軸加速度傳感器、 磁阻傳感器、底座雙軸加速度傳感器、處理單元、存儲單元、顯示單元、衛(wèi)星 定位單元、揚聲器、外部接口以及至少一個輸入按鍵；其中上蓋設置有鏡子、 透光孔、對物覘板小孔，鏡子上設置有垂直線，對物覘板小孔、垂直線、透光 孔設置在同一條線上，底座設置有對目覘板及對目覘板小孔，上蓋雙軸加速度 傳感器安裝在上蓋內且與上蓋頂面保持平行，其X軸與上蓋右棱邊保持平行，Z 軸垂直上蓋平面；磁阻傳感器和底座雙軸加速度傳感器同向(磁阻傳感器的X軸 和底座雙軸加速度傳感器的X軸同向，同時磁阻傳感器的Y軸和底座雙軸加速 度傳感器的Y軸同向)水平安裝在底座內且與底座平面保持平行，底座雙軸加速 度傳感器的X軸或Y軸平行于覘板軸線；顯示單元包括設置在底座上的底座顯 示屏和設置在上蓋上的上蓋顯示屏；外部接口主要是和計算機連接；輸入按鍵 包括觀察面的空間位置測量按鍵、目的物方位測量按鍵、目的物傾角測量按鍵、 清零按鍵、確認按鍵、磁偏角矯正按鍵或/和刪除按鍵。
本發(fā)明原理如下
，4-揚聲器，5-上蓋，6-對物覘 ，10-底座顯示屏，11-輸入按鍵， ，14-衛(wèi)星定位單元，15-外部接 ，18-存儲單元，19-磁阻傳感器，
l]巖層走向、傾角、傾向(以及各種線理)的測量原理
l.l]羅盤水平調整手持羅盤，底座雙軸加速度傳感器的輸出信號經(jīng)過處 理單元的運算反映在顯示單元上，使用者可以很直觀的做出相應的調整，為各 測量提供一個水平基準面；
1. 2]觀察面(線)的空間位置的測量當?shù)鬃p軸加速度傳感器的兩軸輸出 將近為零時，即顯示屏顯示圓十字圖形，根據(jù)傳感器的兩軸輸出確定光標點在 圓十字內的位置，當水平時，光標位于圓十字中心，揚聲器發(fā)聲提示水平調零 完畢，發(fā)送讀取信號給處理單元，處理單元讀取底座雙軸加速度傳感器的信號， 并將上蓋雙軸加速度傳感器的輸出信號進行運算，解算出巖層的傾角，同時讀 取磁阻傳感器信號從而解算出巖層走向角度和傾向角度，然后將運算出的巖層 走向角度、傾角和傾向角度傳輸給存儲單元，同時將三個角度值反映至顯示單 元。操作完畢，處理單元給揚聲器發(fā)送測量完畢信號，揚聲器反應，通知使用 者測量完畢。
2]目的物方位測量原理
2. l]目的物方位角測量數(shù)字地質羅盤和傳統(tǒng)地質羅盤一樣，在羅盤的外 殼裝有瞄準對物覘板，測量時，使對物覘板指向測物，即使羅盤北端對著目的 物，南端靠著自己，進行瞄準，使目的物，對物覘板小孔，鏡子上的垂直線， 對目覘板小孔等連在一直線上，同時使圓光標居中，處理單元讀取磁阻傳感器 信號并進行運算，將解算角度反映至顯示單元，并傳輸給存儲器自動存儲。操 作完畢，處理單元給揚聲器發(fā)送測量完畢信號，揚聲器反應，通知使用者測量 完畢。
2.2]目的物傾角測量測量時，調整上蓋，使上蓋雙軸加速度傳感器的Z 軸與底座雙軸加速度傳感器的Y軸平行，對物覘板指向測物，瞄準，使目的物， 對物覘板小孔連在一條直線上，沿對物覘板軸線轉動羅盤，當上蓋雙軸加速度 傳感器X軸輸出為最大，自動采集加速度傳感器信號，解算出觀察者和目的物 的傾角，將傾角反映至顯示單元，并傳輸給存儲器自動存儲，操作完畢，處理 單元給揚聲器發(fā)送測量完畢信號，揚聲器反應，通知使用者測量完畢。
3]目的物位置測量原理
加入衛(wèi)星定位單元后，通過采集兩處當?shù)氐牡乩硇畔ⅲy量目的物的方
<formula>complex formula see original document page 7</formula>
位，通過如下公式可以求出目的物的地理信息。 <formula>complex formula see original document page 7</formula>
二
附j — m2
其中
(Xo,i;，z。)是目的物的坐標，(x,，;^，z,)，(X2,y2,Z2)分別
是測量點1，2的當?shù)刈鴺?，由衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供；
tog tog^是測量點l， 2測定目的物的傾角；
tog^， tog^是測量點l， 2測測定目的物的方位角。
4]補償軟硬磁干擾原理
根據(jù)羅差原理，無干擾時，磁阻傳感器的X軸和Y軸在水平面上測量地磁 場的水平分量，羅盤旋轉一周，采樣點繪制的圖形為一個正圓，磁北極相對羅 盤的偏角就是該點Y軸分量與X軸分量相除的正切值。當存在干擾時，采樣點 繪制的圖形為一個偏心橢圓，使解算磁北極時產(chǎn)生誤差。應用如下公式可以將 偏離軌跡的采樣點解算到圓上，補償干擾所產(chǎn)生的誤差。
<formula>complex formula see original document page 7</formula>其巾
i為采樣的點數(shù)；
X,，《為原始數(shù)據(jù)；
X,， y為修正后的數(shù)據(jù)。
權利要求
1、一種數(shù)字式地質羅盤，包括由底座(3)和上蓋(5)組成的外殼，所述上蓋(5)設置有鏡子(20)、透光孔(9)、對物覘板小孔(6)，所述鏡子(20)上設置有垂直線(8)，所述底座(3)設置有對目覘板(1)對目覘板小孔(12)，其特征在于其還包括上蓋雙軸加速度傳感器(16)、磁阻傳感器(19)、底座雙軸加速度傳感器(13)、處理單元(17)、存儲單元(18)和顯示單元；所述上蓋雙軸加速度傳感器(16)安裝在上蓋(5)內且與上蓋(5)的頂面保持平行，其X軸與上蓋(5)右棱邊保持平行，Z軸與上蓋(5)平面保持垂直；所述磁阻傳感器(19)和底座雙軸加速度傳感器(13)同向水平安裝在底座(3)內且與底座(3)平面保持平行，底座雙軸加速度傳感器(13)的Y軸平行于對目覘板(1)的軸線。
2、 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式地質羅盤，其特征在于所述顯示單元包 括設置在底座(3)上的底座顯示屏(10)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字式地質羅盤，其特征在于所述顯示單元包括設置在底座(3)上的底座顯示屏(10)和設置在上蓋(5)上的上蓋顯示屏(7)。
4、 根據(jù)權利要求1或2或3所述的數(shù)字式地質羅盤，其特征在于所述數(shù) 字式地質羅盤包括可與計算機連接的外部接口 (15)。
5、 根據(jù)權利要求4所述的數(shù)字式地質羅盤，其特征在于所述數(shù)字式地質 羅盤包括衛(wèi)星定位單元(14)。
6、 根據(jù)權利要求5所述的數(shù)字式地質羅盤，其特征在于所述數(shù)字式地質 羅盤的底座(3)上設置有至少一個輸入按鍵(11),所述輸入按鍵(ll)包括觀察面 的空間位置測量按鍵、目的物方位測量按鍵、目的物傾角測量按鍵、清零按鍵、 確認按鍵、磁偏角矯正按鍵或/和刪除按鍵。
7、 根據(jù)權利要求6所述的數(shù)字式地質羅盤，其特征在于所述數(shù)字式地質 羅盤包括揚聲器(4)。
8、 根據(jù)權利要求5或6或7所述的數(shù)字式地質羅盤，其特征在于所述數(shù) 字式地質羅盤包括補償旋鈕(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字式地質羅盤，包括底座、上蓋、上蓋雙軸加速度傳感器、磁阻傳感器、底座雙軸加速度傳感器、處理單元、存儲單元、外部接口、衛(wèi)星定位單元和顯示單元；上蓋雙軸加速度傳感器安裝在上蓋內，磁阻傳感器和底座雙軸加速度傳感器同向水平安裝在底座內。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)地質羅盤使用煩瑣、人為誤差大、與現(xiàn)代微機無法并用的技術問題，具有使用方便、測量精度高、應用范圍廣、可以和PC機連接的優(yōu)點。
文檔編號G01V3/00GK101196567SQ20071018855
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權日2007年12月11日
發(fā)明者李三忠, 寵 金, 銘 黃 申請人:黃 銘;金 寵;李三忠