專利名稱：柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種巖層位移監(jiān)測(cè)儀，特別涉及一種柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀。
背景技術(shù)：
目前，工程中檢測(cè)位移的傳感器和監(jiān)測(cè)儀種類較多，各具特色，各有其適用范圍， 但是，對(duì)土木、水利、道路、礦山的開(kāi)采及地下工程中巖體、巷道巖層內(nèi)部的位移自動(dòng) 監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的儀器卻不多見(jiàn)，尤其是對(duì)高精度、大位移的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)幾乎是空白，例 如，在煤炭開(kāi)采中巷道圍巖內(nèi)部壓力突變引起的沖擊礦壓、煤炭回采時(shí)采掘?qū)ο锏理?(底)板、煤柱等巖層內(nèi)部位移變化引起的冒頂、底臌、巖爆等引起的安全事故，至今 尚缺少可靠的，能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的儀器，尤其在煤炭開(kāi)采中尚缺少在地面上實(shí) 現(xiàn)對(duì)井下巷道位移不間斷的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。
本人在200610113800.x號(hào)專利申請(qǐng)(公開(kāi)號(hào)為CN 1936500A)中申請(qǐng)一種巖層位 移監(jiān)測(cè)儀，利用拉力線牽動(dòng)位移轉(zhuǎn)換輪，帶動(dòng)光柵環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用光柵環(huán)和定光柵片之 間的光柵移動(dòng)，變巖層位移為機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，再變?yōu)楣鈻鸥缮鏃l紋變化，進(jìn)一步變?yōu)榭捎?jì)數(shù) 的電子信號(hào)，從而快速和準(zhǔn)確的檢測(cè)出微小的巖層位移變化，可實(shí)現(xiàn)高精度、大位移檢
但依據(jù)上述申請(qǐng)制作的巖層位移監(jiān)測(cè)儀，與本實(shí)用新型比較不足之處是光柵環(huán)的 制作工藝和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，條紋信息為模擬信號(hào)，須轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，因此電路略顯復(fù) 雜。

實(shí)用新型內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種制作工藝和結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、可直接測(cè)得數(shù)字 脈沖信號(hào)的柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀。
本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，包括位移傳感單元、信息采集處理單元、拉線
張緊機(jī)構(gòu)，其中
所述位移傳感器單元的結(jié)構(gòu)如下在固定在殼體上的支撐電路板上豎直安裝支承 臺(tái)，在所述支承臺(tái)上安裝一轉(zhuǎn)軸，所述支承臺(tái)兩側(cè)的轉(zhuǎn)軸上由內(nèi)向外依次固定位移轉(zhuǎn)換 輪和光柵盤，在所述支撐電路板上對(duì)應(yīng)于所述光柵盤位置安裝光電耦合器，所述光柵盤柵線部分插在所述光電耦合器凹槽里面，所述光電耦合器的輸出端連接信息采集處理單 元；
拉線從上向下穿過(guò)殼體上側(cè)后在所述位移轉(zhuǎn)換輪上纏繞至少一圈后穿過(guò)殼體下側(cè) 再纏繞在所述拉線張緊機(jī)構(gòu)上。
本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，其中所述拉線分為上段和下段，所述上段和 所述下段分別纏繞并固定在所述位移轉(zhuǎn)換輪上。
本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，其中所述光電耦合器的凹槽里設(shè)有與光柵盤 柵線部分相配合的光柵板。
本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，其中所述光柵盤為金屬柵盤或膠質(zhì)柵盤。
本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀由于位移傳感器單元的使用光柵盤的轉(zhuǎn)動(dòng)作為 光電耦合器信號(hào)采集的信號(hào)源，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光電耦合器可直接測(cè)得數(shù)字脈沖信號(hào)。


圖1是本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀的主視圖； 圖2是圖1的B-B向剖視圖； 圖3是圖2的A-A向剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀作進(jìn)一步說(shuō)明。
參見(jiàn)圖l、圖2、圖3，本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，包括位移傳感單元、信 息采集處理單元、拉線張緊機(jī)構(gòu)，其中的位移傳感器單元的結(jié)構(gòu)如下
在固定在殼體2上的支撐電路板3上豎直安裝支承臺(tái)14B，在支承臺(tái)14B上安裝一 轉(zhuǎn)軸6A，支承臺(tái)14B兩側(cè)的轉(zhuǎn)軸6A上由內(nèi)向外依次固定位移轉(zhuǎn)換輪7A,7B和光柵盤 4A，4B，光柵盤4A, 4B為金屬柵盤或膠質(zhì)柵盤，其柵線為輻射狀；
在支撐電路板3上對(duì)應(yīng)于光柵盤4A， 4B位置安裝光電耦合器5A， 5B，光柵盤4A， 4B 柵線部分插在光電耦合器5A, 5B凹槽里面，光電耦合器5A, 5B的輸出端連接信息采集處 理單元；光電耦合器5A，5B直接采集光柵盤4A,4B上的柵格信息，通過(guò)改變柵格信息可 提高巖層位移監(jiān)測(cè)儀的測(cè)量精度；光電耦合器5A，5B的凹槽里還可以設(shè)有與光柵盤 4A， 4B柵線部分相配合的光柵板，以便通過(guò)光柵干涉法提高測(cè)量精度；拉線1A， IB從上向下穿過(guò)殼體2上側(cè)后可以在位移轉(zhuǎn)換輪7A， 7B上纏繞至少一圈后 穿過(guò)殼體2下側(cè)再纏繞在拉線張緊機(jī)構(gòu)上。拉線1A， 1B分為上段和下段(下段即收緊線 8A， 8B)，上段和下段分別纏繞并固定在位移轉(zhuǎn)換輪7A, 7B上。
所述信息采集處理單元與現(xiàn)有技術(shù)類似，見(jiàn)圖1,由安裝在電路板21上的單片機(jī)控 制模塊19、聲光警報(bào)模塊18、無(wú)線通信模塊22、 RS485通信模塊17和電源轉(zhuǎn)換模塊 20A, 20B構(gòu)成，所述光電耦合器5A, 5B的輸出端連接所述單片機(jī)控制模塊19的輸入端， 所述單片機(jī)控制模塊的輸出端分別連接所述聲光警報(bào)模塊18、無(wú)線通信模塊22和RS485 通信模塊17，所述電路板21固定在所述殼體2上。
在所述殼體2外設(shè)有拉線張緊機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖l,拉線張緊機(jī)構(gòu)的支承臺(tái)14A由硬塑料 制成的，安裝在殼體2上， 一金屬轉(zhuǎn)軸6A固定在支承臺(tái)14A上，所述支承臺(tái)14A兩側(cè) 的金屬轉(zhuǎn)軸6B上由內(nèi)向外安裝依次安裝由硬塑料制成的收線輪13A, 13B、硬塑料摩擦輪 12A， 12B、扭簧9A， 9B和壓緊彈簧IIA， IIB。所述扭簧9A， 9B的一個(gè)簧臂固定在摩擦輪 12A，12B上，另一簧臂固定在殼體2上，壓緊彈簧11A，11B—端壓在摩擦輪12A, 12B上， 另一端通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓IOA， 10B使摩擦輪12A, 12B收線輪13A， 13B，所述收緊線8A， 8B繞 在收線輪13A, 13B上，收緊線8A,8B的一端穿過(guò)殼體2的一側(cè)壁，固定在位移輪7A, 7B 上，當(dāng)位移輪7A, 7B轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)收緊線8A,8B帶動(dòng)張緊輪11A，11B同步轉(zhuǎn)動(dòng)，在摩擦 力作用下，摩擦輪12A,12B和扭簧9A，9B的一個(gè)簧臂將隨張緊輪11A，11B—起轉(zhuǎn)動(dòng)，扭 簧9A，9B產(chǎn)生與收緊線8A，8B拉力相等的回復(fù)力，當(dāng)收緊線8A, 8B拉力大于張緊輪 IIA， 11B和摩擦輪12A， 12B之間的最大靜摩擦力時(shí)，張緊輪11A, 11B將克服摩擦力繼續(xù) 轉(zhuǎn)動(dòng)，而扭簧9A,9B的回復(fù)力始終與收緊線8A,8B拉力相平衡，使收緊線8A， 8B始終處 于拉緊狀態(tài)。
本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀由于位移傳感器單元的使用光柵盤的轉(zhuǎn)動(dòng)作為 光電耦合器信號(hào)采集的信號(hào)源，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光電耦合器可直接測(cè)得數(shù)字脈沖信號(hào)。
本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀的實(shí)際使用時(shí)，由數(shù)個(gè)巖層位移監(jiān)測(cè)儀、 一個(gè)通 信主機(jī)、RS485總線、直流電源線和遙控器組成一個(gè)完整的系統(tǒng)，通信主機(jī)連接RS485 總線，每個(gè)巖層位移監(jiān)測(cè)儀均掛在總線上，遙控器和巖層位移監(jiān)測(cè)儀之間通過(guò)無(wú)線方式 連接，在一個(gè)系統(tǒng)中，可以使用多個(gè)遙控器。巖層位移監(jiān)測(cè)儀經(jīng)RS485總線和通信主機(jī) 建立聯(lián)系，通信主機(jī)通過(guò)壓頻轉(zhuǎn)換模塊和井下通信分站建立聯(lián)系，井下通信分站再傳輸 到地面監(jiān)控總站，地面監(jiān)控總站又將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為巖層位移信息。實(shí)現(xiàn)由地面總站遠(yuǎn)
5距離實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)煤巷頂板巖層位移。遙控器用于現(xiàn)場(chǎng)査詢位移參數(shù)；當(dāng)需要查詢位移 參數(shù)時(shí)，在巖層位移監(jiān)測(cè)儀附近打開(kāi)遙控器，即監(jiān)控最近的巖層位移監(jiān)測(cè)儀，及時(shí)地取 出此巖層位移監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)到的位移數(shù)據(jù)， 一般遙控器供井下現(xiàn)場(chǎng)人員使用。
本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀可安裝在巷道頂、底板上、圍巖體表面，拉力線 通過(guò)鉆孔固定在待測(cè)的巖(煤)層上，當(dāng)發(fā)生巖層位移時(shí)，位移電信號(hào)通過(guò)電纜線傳送 到信息采集處理單元處理后，轉(zhuǎn)換成巖層位移信息，經(jīng)可視化處理，顯示巷道頂板及圍 巖巖層位移變化規(guī)律圖。本實(shí)用新型柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀既可監(jiān)測(cè)巖(煤)層的絕對(duì) 位移量，也可監(jiān)測(cè)位移變化速率，當(dāng)位移量或位移速率超過(guò)安全界限時(shí)，形成系統(tǒng)后可 從地面監(jiān)控總站實(shí)施對(duì)井下巷道自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下巷道頂板及圍巖體巖層位移遠(yuǎn)距 離實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，避免因頂板冒落、沖擊礦壓引起的安全事故。本實(shí)用新型柵盤式巖層 位移監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、既適用于小位移高精度測(cè)量，也適用于大位移高精度 的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)能夠廣泛應(yīng)用在礦山開(kāi)采、土木、水利、道路等施工過(guò)程中對(duì)圍巖 體、巷道頂?shù)装?、制成巖體等巖層位移進(jìn)行有效地自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)消除生產(chǎn)安全隱 患，也為巷道及支撐巖體設(shè)計(jì)提供依據(jù)。目前，已用于煤礦巷道頂板及煤巖的井下和地 面遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的 范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本 實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的 保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，包括位移傳感單元、信息采集處理單元、拉線張緊機(jī)構(gòu)，其特征在于所述位移傳感器單元的結(jié)構(gòu)如下在固定在殼體(2)上的支撐電路板(3)上豎直安裝支承臺(tái)(14B)，在所述支承臺(tái)(14B)上安裝一轉(zhuǎn)軸(6A)，所述支承臺(tái)(14B)兩側(cè)的轉(zhuǎn)軸(6A)上由內(nèi)向外依次固定位移轉(zhuǎn)換輪(7A，7B)和光柵盤(4A，4B)，在所述支撐電路板(3)上對(duì)應(yīng)于所述光柵盤(4A，4B)位置安裝光電耦合器(5A，5B)，所述光柵盤(4A，4B)柵線部分插在所述光電耦合器(5A，5B)凹槽里面，所述光電耦合器(5A，5B)的輸出端連接信息采集處理單元；拉線(1A，1B)從上向下穿過(guò)殼體(2)上側(cè)后在所述位移轉(zhuǎn)換輪(7A，7B)上纏繞至少一圈后穿過(guò)所述殼體(2)下側(cè)再纏繞在所述拉線張緊機(jī)構(gòu)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述拉線(1A,1B)分為上段和下段，所述上段和所述下段分別纏繞并固定在所述位移轉(zhuǎn)換輪(7A，7B)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述光電耦合器(5A，5B)的凹槽里設(shè)有與光柵盤(4A,4B)柵線部分相配合的光柵板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述光柵盤(4A，4B)為金屬柵盤或膠質(zhì)柵盤。
專利摘要一種柵盤式巖層位移監(jiān)測(cè)儀，包括位移傳感單元、信息采集處理單元、拉線張緊機(jī)構(gòu)，其中位移傳感器單元的結(jié)構(gòu)如下在固定在殼體上的支撐電路板上豎直安裝支承臺(tái)，在支承臺(tái)上安裝一轉(zhuǎn)軸，支承臺(tái)兩側(cè)的轉(zhuǎn)軸上由內(nèi)向外依次固定位移轉(zhuǎn)換輪和光柵盤，在支撐電路板上對(duì)應(yīng)于光柵盤位置安裝光電耦合器，光柵盤柵線部分插在光電耦合器凹槽里面，光電耦合器的輸出端連接信息采集處理單元；拉線從上向下穿過(guò)殼體上側(cè)后在位移轉(zhuǎn)換輪上纏繞至少一圈后再纏繞在拉線張緊機(jī)構(gòu)上。本實(shí)用新型由于位移傳感器單元的使用光柵盤的轉(zhuǎn)動(dòng)作為光電耦合器信號(hào)采集的信號(hào)源，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光電耦可直接測(cè)得數(shù)字脈沖信號(hào)。
文檔編號(hào)G01C7/02GK201285287SQ20082012380
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者慶 劉, 安里千, 毛靈濤 申請(qǐng)人:安里千