本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于跌落測(cè)試的預(yù)埋傳感器。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，由于開采資源引起的地質(zhì)災(zāi)害仍是能源開采利用過(guò)程中最常見的災(zāi)害事故，所造成的生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失以及不良社會(huì)影響嚴(yán)重制約了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和能源開采企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，例如開采資源引起山體崩塌、落石等災(zāi)害，特別是落石災(zāi)害，其具有點(diǎn)多、面廣、規(guī)模小，以及隨機(jī)性、突發(fā)性和破壞性強(qiáng)的特點(diǎn)，但是落石災(zāi)害運(yùn)動(dòng)由于碰撞時(shí)間短（一般為0.006~0.015s）、加速度高（可達(dá)1000g）和沖擊力大的特點(diǎn)，目前缺乏有效的手段對(duì)落石災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集，因此對(duì)落石災(zāi)害預(yù)防措施的設(shè)置缺乏依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種可收集落石跌落數(shù)據(jù)的預(yù)埋傳感器

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于跌落測(cè)試的預(yù)埋傳感器，包括一外殼、安裝在所述外殼中的三軸線加速度計(jì)、三軸角加速度計(jì)、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和無(wú)線通訊單元，所述三軸線加速度計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量跌落測(cè)試時(shí)在三維空間各個(gè)方向上的線加速度，所述三軸角加速度計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量跌落測(cè)試時(shí)在三維空間各個(gè)方向上的角加速度，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元將所述三軸線加速度和所述三軸角加速度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并將這些數(shù)字信號(hào)保存到所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元并通過(guò)無(wú)線通訊單元傳出。

進(jìn)一步地，所述外殼的內(nèi)側(cè)設(shè)有緩沖層，所述緩沖層保護(hù)所述外殼中的零部件在進(jìn)行跌落測(cè)試時(shí)不被損壞。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元連接到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。

進(jìn)一步地，所述傳感器還包括一連接到所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)接口，通過(guò)所述數(shù)據(jù)接口可從外部讀取所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述傳感器還包括時(shí)鐘單元和處理單元，所述時(shí)鐘單元記錄時(shí)間，從而供所述處理單元記錄跌落測(cè)試進(jìn)行中的時(shí)間，建立跌落測(cè)試時(shí)線速度相對(duì)時(shí)間的變化曲線和角速度相對(duì)時(shí)間的變化曲線。

進(jìn)一步地，所述傳感器還包括電源，所述電源為可循環(huán)充放電的電池，所述電源為所述傳感器中的零部件供電。

進(jìn)一步地，所述傳感器包括充電接口，通過(guò)所述充電接口為所述電源充電。

進(jìn)一步地，所述三軸線加速度計(jì)和三軸角加速度計(jì)的采樣頻率為10至100千赫茲。

進(jìn)一步地，所述無(wú)線通訊單元可接收從外部通過(guò)無(wú)線方式傳輸過(guò)來(lái)的開機(jī)或關(guān)機(jī)指令，從而對(duì)所述傳感器進(jìn)行開機(jī)或關(guān)機(jī)。

進(jìn)一步地，所述無(wú)線通訊單元可接收從外部通過(guò)無(wú)線方式傳輸過(guò)來(lái)參數(shù)設(shè)置信號(hào)，從而對(duì)所述傳感器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：本發(fā)明的用于跌落測(cè)試的預(yù)埋傳感器可測(cè)量落石跌落時(shí)的線加速度和角加速度，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的收據(jù)和傳輸，為落石災(zāi)害預(yù)防措施的設(shè)置提供依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明用于跌落測(cè)試的預(yù)埋傳感器的一示意圖。

圖2是圖1的用于跌落測(cè)試的預(yù)埋傳感器的一組成圖。

圖3是跌落測(cè)試中線加速度的曲線圖。

圖4是跌落測(cè)試中速度的曲線圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。

請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于跌落測(cè)試的預(yù)埋傳感器10，該傳感器10包括一外殼11，外殼11內(nèi)安裝了電路板等零部件，外殼11的內(nèi)側(cè)設(shè)有緩沖層12，緩沖層12用來(lái)保護(hù)外殼11中的零部件在進(jìn)行跌落測(cè)試時(shí)不被損壞；外殼11具有很高的強(qiáng)度，可承受很大的沖擊而不變形。

使用時(shí)，傳感器10預(yù)埋到落石中，石頭在跌落和撞擊地面時(shí)，傳感器10記錄跌落和撞擊地面的速度、加速度等數(shù)據(jù)。

請(qǐng)參閱圖2，其為傳感器10的組成圖，該傳感器10包括三軸線加速度計(jì)20、三軸角加速度計(jì)30、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元40、處理單元50、無(wú)線通訊單元60、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61、電源62、充電接口63、時(shí)鐘單元64和數(shù)據(jù)接口65。

三軸線加速度計(jì)20實(shí)時(shí)測(cè)量隨著石頭跌落的傳感器10在三維空間各個(gè)方向上的線加速度，三軸角加速度計(jì)30實(shí)時(shí)測(cè)量隨著石頭跌落的傳感器10在三維空間各個(gè)方向上的角加速度，在本實(shí)施例中，三軸線加速度計(jì)20和三軸角加速度計(jì)30的采樣頻率為10至100千赫茲，當(dāng)然也可根據(jù)需要，降低或增大三軸線加速度計(jì)20和三軸角速度機(jī)30的采樣頻率。

數(shù)模轉(zhuǎn)換單元40連接到三軸線加速度計(jì)20和三軸角加速度計(jì)30，用來(lái)將加速度計(jì)20、30的采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)變后的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61中，同時(shí)，這些數(shù)字信號(hào)通過(guò)無(wú)線通訊單元60傳輸?shù)酵獠康臄?shù)據(jù)接收裝置（圖未示），從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)外傳和保存，防止因數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61的損壞而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61的存儲(chǔ)空間可以根據(jù)測(cè)試時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要而進(jìn)行配置，例如50兆字節(jié)、100兆字節(jié)等。

無(wú)線通訊單元60還可接收從外部通過(guò)無(wú)線方式傳輸過(guò)來(lái)的開機(jī)或關(guān)機(jī)指令，從而方便對(duì)傳感器10進(jìn)行無(wú)線控制；無(wú)線通訊單元60還可接收從外部通過(guò)無(wú)線方式傳輸過(guò)來(lái)參數(shù)設(shè)置信號(hào)，從而方便設(shè)置傳感器10的參數(shù)，例如三軸線加速度計(jì)20和三軸角加速度計(jì)30的采樣頻率等參數(shù)、調(diào)整時(shí)鐘單元64等。

時(shí)鐘單元64用來(lái)記錄時(shí)間，從而供處理單元50記錄落石跌落時(shí)的時(shí)間，建立跌落測(cè)試時(shí)線加速度相對(duì)時(shí)間的變化曲線和角加速度相對(duì)時(shí)間的變化曲線。

電源62用來(lái)為傳感器10內(nèi)的零部件供電，通常該電源62為可循環(huán)充放電的電池。

充電接口63連接到電源62，外部的電能通過(guò)充電接口63充到電源62中。

數(shù)據(jù)接口65連接到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61中，數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)接口65從而可讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61中的數(shù)據(jù)。

使用時(shí)，將傳感器10預(yù)埋在進(jìn)行測(cè)試的落石中，測(cè)試前，通過(guò)無(wú)線方式向傳感器10傳輸開機(jī)指令，無(wú)線通訊單元60接收到開機(jī)指令后將傳感器10開機(jī)；測(cè)試時(shí)，三軸線加速度計(jì)20實(shí)時(shí)測(cè)量隨著石頭跌落的傳感器10在三維空間各個(gè)方向上的線加速度，三軸角加速度計(jì)30實(shí)時(shí)測(cè)量隨著石頭跌落的傳感器10在三維空間各個(gè)方向上的角加速度，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)模轉(zhuǎn)換單元40，數(shù)模轉(zhuǎn)換單元40將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，這些數(shù)字信號(hào)通過(guò)無(wú)線通訊單元60傳輸?shù)酵獠康臄?shù)據(jù)接收裝置，這些數(shù)字信號(hào)還被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61中；跌落測(cè)試完成后，通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)接口65從而讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可得到跌落測(cè)試時(shí)的加速度變化圖（如圖3所示）和速度變化圖（如圖4所示），從而為落石災(zāi)害預(yù)防措施的設(shè)置提供依據(jù)。

若數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61在跌落測(cè)試中被損壞，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)還通過(guò)無(wú)線通訊單元60傳輸?shù)酵獠康臄?shù)據(jù)接收裝置，從而保證了測(cè)試數(shù)據(jù)不會(huì)因數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元61的損壞而丟失。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來(lái)定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。