用于地震波法超前地質(zhì)預(yù)報的多功能測量儀及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)預(yù)報用多功能測量儀，尤其涉及用于地震波法超前地質(zhì)預(yù)報的多功能測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隧道地震波法超前地質(zhì)預(yù)報是施工期超前地質(zhì)預(yù)報的主要方法之一，該方法需要激發(fā)24個炮點(diǎn)用于預(yù)報掌子面前方120?150m范圍內(nèi)的不良地質(zhì)情況。但是該方法的探測工作較為繁瑣，每次需要對炮孔的傾角和深度、炮孔距地面和掌子面的距離進(jìn)行測量，測量項(xiàng)目較多，工作較為繁瑣且缺乏準(zhǔn)確性。所以，為解決這些問題，需要發(fā)明一種操作簡單且提高工作準(zhǔn)確性的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，可用于地震波法超前地質(zhì)預(yù)報的多功能測量儀，有利于提高超前地質(zhì)預(yù)報的探測精度，提高工作效率，保證安全施工。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0005]所述多功能測量儀包括本體，在所述本體上連接有一可伸入炮孔的激光探測桿，在所述本體上和所述激光探測桿的端頭分布有一組激光探測頭，所述各個探測頭構(gòu)成用于測距的激光測距系統(tǒng)；所述激光探測頭包括用于接收反射激光束的光電元件和一測定激光束從發(fā)射到接收所用時的計(jì)時器；在所述本體內(nèi)安裝有用于測量炮孔傾角的角度探測系統(tǒng)；在所述本體上，設(shè)有輸入裝置和顯示屏；在所述本體內(nèi)，布設(shè)有控制電路:所述控制電路包括由激光測距系統(tǒng)和角度測距系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集模塊，主控器，輸入裝置，緩存單元和顯示屏；所述數(shù)據(jù)采集模塊耦接到主控器，按照主控器發(fā)送的指令測量和收集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給主控器；所述主控器接收來自輸入裝置的信號，并響應(yīng)于所述信號，向數(shù)據(jù)采集模塊、顯示屏發(fā)送指令，從數(shù)據(jù)采集模塊獲取數(shù)據(jù)，并在集成或耦接到所述主控器的緩存單元中緩存預(yù)定數(shù)量幀數(shù)據(jù)；所述顯示屏接收并顯示所述主控器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
[0006]所述本體為一扁圓柱體，分布有所述輸入裝置和所述顯不屏的一圓形表面為正面，另一面為背面；在所述本體側(cè)壁上連接有所述激光探測桿，所述激光探測桿與所述本體平行。
[0007]所述一組激光探測頭包括探測炮孔深度的孔深激光探測頭，探測炮孔至地面高度的地面激光探測頭和探測炮孔至掌子面距離的掌子面激光探測頭；所述孔深激光探測頭位于激光探測桿的端頭；所述地面激光探測頭位于所述本體的背面中心處；所述掌子面激光探測頭位于所述本體側(cè)壁的兩側(cè)，沿直徑方向?qū)ΨQ于激光探測桿分布。
[0008]在所述本體上，和所述激光探測桿連接的部位設(shè)有凹槽，所述激光探測桿插入凹槽中，通過所述凹槽與所述本體相連；所述激光探測桿可全方位旋轉(zhuǎn)。
[0009]所述角度測量系統(tǒng)與所述激光探測桿通過凹槽相連，所述角度探測系統(tǒng)包括一始終與地面垂直的微型垂桿和一電阻圈，當(dāng)把激光探測桿插入到傾斜的炮孔時，所述微型垂桿產(chǎn)生一定的傾角，所述傾角會對應(yīng)相應(yīng)的一段電阻圈長度，并對應(yīng)相應(yīng)的電阻值，所述控制器將所述電阻值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角度值并在顯示屏上顯示出炮孔的傾角。
[0010]所述輸入裝置包括控制測量儀開關(guān)的開關(guān)按鈕；取消上一操作的清除按鈕；和各個激光探測頭一一對應(yīng)并控制其進(jìn)行相應(yīng)測量和顯示的一組測距按鈕，包括一個孔深探測按鈕，一個地面探測按鈕，和兩個掌子面探測按鈕。
[0011 ] 所述本體內(nèi)裝有存儲卡和USB接口，所述控制電路可以將測量數(shù)據(jù)自動保存到所述存儲卡中并可通過所述USB接口與外部電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0012]所述用于地震波法超前地質(zhì)預(yù)報的多功能測量儀的使用方法，包括以下步驟:
[0013](I)將激光探測桿伸入到要測量的炮孔內(nèi)部，保證激光探測桿全部放在炮孔內(nèi)，探測儀的正面朝上；
[0014](2)進(jìn)行各炮孔的距離和角度測量；完成一個炮孔的測量后，可重復(fù)操作測量相鄰炮孔，直至完成全部測量；
[0015](3)全部測量完畢后，通過USB接口與電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0016]其中，步驟(2)中，打開開關(guān)，微型垂桿產(chǎn)生一傾角并對應(yīng)相應(yīng)電阻圈的電阻值，所述控制器將所述電阻值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角度值，顯示屏自動顯示炮孔傾角的讀數(shù)。
[0017]步驟⑵中，觸發(fā)測深指令，控制器控制激光探測頭向目標(biāo)射出激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時器測定激光束從發(fā)射到接收所用的時間，計(jì)算出從探測頭到目標(biāo)的距離，并將此距離加上激光探測桿長度得到炮孔的深度，此時顯示屏顯示炮孔深度的讀數(shù)；調(diào)節(jié)激光探測桿使其保持水平，按下地面探測按鈕，按照上述激光測距原理，顯示屏顯示炮孔至地面的距離；按下與掌子面同側(cè)的掌子面探測按鈕，按照上述激光測距原理，顯示屏顯示炮孔至掌子面的距離；發(fā)生錯誤測量時，按下清除按鈕，控制器向緩存單元發(fā)出指令，清除本次操作的測量數(shù)據(jù)，按下相應(yīng)按鈕重新測量所需數(shù)據(jù)；本次測量完畢時，按下開關(guān)按鈕將其關(guān)閉，控制器控制緩存單元將本次測量數(shù)據(jù)自動保存到存儲卡中。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:
[0019]激光探測桿可全方位自由旋轉(zhuǎn)，可使孔深激光探測頭搜索到最遠(yuǎn)距離，并最終實(shí)現(xiàn)炮孔深度的測量；激光探測桿通過凹槽與角度測量系統(tǒng)相連，可直接測量炮孔傾角；布置兩個對稱的掌子面激光探測頭可以方便的測量在掌子面兩側(cè)側(cè)壁的炮孔。
[0020]巧妙的外觀設(shè)計(jì)使炮孔的全面測量成為可能，并為實(shí)際量測炮孔相關(guān)數(shù)據(jù)提供更精確和更方便的手段。
[0021]解決了地震波法探測時測量過程繁瑣、測量結(jié)果精度不高的問題。
[0022]結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，集測量炮孔傾角、炮孔深度、炮孔距地面距離、炮孔距掌子面距離及數(shù)據(jù)傳輸于一體，并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測量，提高了測量精度，克服了采用傳統(tǒng)測角器、直尺等設(shè)備量測的繁瑣性與不準(zhǔn)確性。
[0023]采用激光測距系統(tǒng)進(jìn)行量測，可以減少探測人員在隧道掌子面前方有未知危險的地方活動，降低了因?yàn)檎谱用嫠蕉鴮μ綔y人員生命安全帶來的威脅。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明背面的立體示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明的電路模塊圖。
[0027]其中1.開關(guān)按鈕；2.清除按鈕；3.地面探測按鈕；4.第一掌子面探測按鈕；5.孔深探測按鈕；6.第二掌子面探測按鈕；7.第一掌子面激光探測頭；8.第二掌子面激光探測頭；9.顯示屏；10.孔深激光探測頭；11.激光探測桿；12.探測桿凹槽；13.USB接口 ；14.地面激光探測頭；15.本體。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0029]圖1中，用于地震波法超前地質(zhì)預(yù)報的多功能測量儀，包括一扁圓柱體的本體15，在所述本體15上連接有一可伸入炮孔的激光探測桿11，在所述本體15上和所述激光探測桿11的端頭分布有一組激光探測頭，分別為:第一掌子面激光探測頭7 ;第二掌子面激光探測頭8 ;孔深激光探測頭10 ;地面激光探測頭14 ;所述各個探測頭構(gòu)成用于測距的激光測距系統(tǒng)。所述測量裝置還包括用于測量炮孔傾角的角度探測系統(tǒng)，所述角度測量系統(tǒng)由激光探測桿11、探測桿凹槽12和內(nèi)置系統(tǒng)組成。在所述本體15上，設(shè)有輸入裝置、顯示屏9和USB接口 13。所述輸入裝置包括:開關(guān)按鈕1、清除按鈕2、地面探測按鈕3、第一掌子面探測按鈕4、孔深探測按鈕5和第二掌子面探測按鈕6。
[0030]在所述本體15內(nèi)，布設(shè)有控制電路:所述控制電路包括激光測距系統(tǒng)和角度測距系統(tǒng)，主控器，輸入裝置，存儲卡和顯示屏；所述激光測距系統(tǒng)和角度測距系統(tǒng)耦接到主控器，按照主控器發(fā)送的指令測量和收集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給主控器；所述主控器接收來自輸入裝置的信號，并響應(yīng)于所述信號，向激光測距系統(tǒng)、角度測距系統(tǒng)和顯示屏發(fā)送指令，從數(shù)據(jù)采集模塊獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲到儲存卡中；所述顯示屏接收并顯示所述主控器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。角度測量系統(tǒng)和激光測距系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對所測對象的全自動化計(jì)算并把計(jì)算結(jié)果保存到存儲卡中，計(jì)算結(jié)果可以通過USB接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0031]所述的激光探測桿11可360度旋轉(zhuǎn)，其一端裝有孔深激光探測頭10，所述孔深激光探測頭10發(fā)