杆式岩层位移监测仪及系统技术方案

一种杆式岩层位移监测仪，包括位移传感单元和信息采集处理单元，其中，位移传感单元包括传感器框架、位移传递机构、使用光栅检测法将位移转换为电信号的光栅位移检测器单元、位移方向识别器单元；一种使用所述的杆式岩层位移监测仪的岩层位移监测系统，其中，系统中设置有若干个所述杆式岩层位移监测仪、一台井下信息转换和通信分站。本实用新型专利技术杆式岩层位移监测仪可在同一钻孔内串联安装若干岩层位移监测仪，与现有的拉线式位移检测仪比较，不仅解决了拉力线自身的自然延长导致测量精度下降的问题，而且能自动辨别位移方向，提高了岩层位移检测精度。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种岩层断面测量仪器，特别是涉及一种能够测量岩层及煤层间位 移的杆式岩层位移监测仪及系统。技术背景目前，工程中检测位移的传感器和监测仪种类较多，各具特色，各有其适用范围， 但是，对土木、水利、道路、矿山的开采及地下工程中岩体、巷道岩层内部的位移自动 监测和预报的仪器却不多见，尤其是对高精度、大位移的实时自动监测几乎是空白，例 如，在煤炭开采中巷道围岩内部压力突变引起的冲击矿压、煤炭回采时采掘对巷道顶 (底)板、煤柱等岩层内部位移变化引起的冒顶、底臌、岩爆等引起的安全事故。至今 尚缺少可靠的，能够实时自动监测和预报的仪器，尤其在煤炭开采中尚缺少在地面上实 现对井下巷道位移不间断的实时自动监测和预报。本人在200610113800.x号专利申请(公开号为CN 1936500A)中申请一种岩层位 移监测仪，利用拉力线牵动位移轮，带动光栅环转动，利用光栅环和固定光栅片之间的 光栅移动，变岩层位移为机械转动，再变为光栅干涉条纹变化，进一步变为可计数的电 子信号，从而快速和准确的检测出微小的岩层位移变化。但依据上述申请制作的离层位移监测仪，在实际应用中存在下述不足1、 拉力线自身会产生微小变形，导致测量精度下降；2、 由于采用拉线传递位移，故难以辨别岩层位移方向；3、 受精度限制，只适合于软岩及位移较大的岩层位移监测。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种因不使用拉力线而不会由于拉力线自身的自 然延长导致测量精度下降、能够辨别岩层位移方向、精度更高而适合硬岩及位移较小的 岩层位移监测的杆式岩层位移监测仪及系统。本技术杆式岩层位移监测仪，包括位移传感单元和信息采集处理单元，其中-位移传感单元包括传感器框架、位移传递机构、使用光栅检测法将位移转换为电信号的光栅位移检测器单元、位移方向识别器单元；传感器框架的结构如下筒状的传感器壳体右端上下两侧对径开有轴向的矩形滑 槽，所述传感器壳体内从左至右依次安装有第一支承板、第二支承板、第三支承板， 矩形滑槽左侧装有左密封堵头，右侧装有右密封堵头；位移传递机构的结构如下在所述传感器壳体外装有始终罩住所述矩形滑槽的位移 套筒，两端固定在位移套筒上的连动杆穿过矩形滑槽，所述连动杆的中间部位用连动套 固定在所述位移连动杆上，所述位移连动杆可滑动地地穿过所述左密封堵头和所述第三 支承板并与光栅位移检测器单元连接；光栅位移检测器单元包括固定在传感器框架支承板上的带有定光栅板的光电耦合 器和与之相配合的动光栅板，光栅位移检测器单元的信号和电源线连接在传感器框架左 侧的接线端子上；位移方向识别器单元的结构如下微动滑块套在位移连动杆上，传动杆左端固定在 所述微动滑块上,右端连接微动杆，所述微动杆右侧为电路板上的触点开关，电路板固 定在传感器壳体上；位移方向识别器单元的所述触点开关连接所述的所述接线端子；所述接线端子连接至信息采集处理单元。本技术杆式岩层位移监测仪，其中光栅位移检测器单元的结构如下上导向滑轨和下导向滑轨两端分别固定在第一支承板和第三支承板上，左导向滑 块和右导向滑块分别安装在第二支承板两侧的上导向滑轨和下导向滑轨之间，贴有动 光栅板的有机玻璃板穿过第二支承板的滑槽，有机玻璃板的左端安装在左导向滑块上， 有机玻璃板的右端安装在右导向滑块上并通过右导向滑块与位移连动杆相连接，带有一 个小定光栅板的光电耦合器安装在第二支承板上，动光栅板在光电耦合器凹槽内的部 分与和小定光栅板紧密接触，所述的光电耦合器信号和电源线连接在传感器框架结构左 侧的接线端子上。本技术杆式岩层位移监测仪，其中第一支承板、第二支承板中间位置设有第四支承板；光栅位移检测器单元的结构如下-贴有第二动光栅板的第二有机玻璃板与有机玻璃板并排穿过第二支承板和第四支 承板的滑槽,并可在滑槽内滑动，有机玻璃板的长度是第二有机玻璃板的两倍，第一磁 铁固定在左导向滑块右侧；第二有机玻璃板的左端固定第二磁铁，右端安装磁性卡块，第二支承板右侧表面与磁性卡块相对应的部位固定一磁块，带有一个定光栅板的第二光 电耦合器安装在第四支承板上，第二动光栅板可在第二光电耦合器的凹槽内滑动，第二 动光栅板在第二光电耦合器凹槽内的部分与定光栅板紧密接触，所述的第二光电耦合 器信号和电源线连接在传感器框架结构左侧的接线端子上。本技术杆式岩层位移监测仪，其中第一支承板、第二支承板中间位置设有第四支承板；光栅位移检测器单元的结构如下驱动齿板右侧与位移连动杆左侧相连接，驱动齿板的上侧固定有滑动板，滑动板与 刻有等间距齿槽的驱动齿板并排穿过第二支承板和第四支承板的滑槽，滑动板左端与 动光栅板相连接，动光栅板穿过第一支承板的滑槽，带有一个定光栅板的光电耦合器安 装在第一支承板上，动光栅板在光电耦合器凹槽内部分与定光栅板紧密接触；滑动板的 中间部位固定一连接滑块，弹簧轴穿过连接滑块，弹簧轴两端分别固定在第二支承板 和第四支承板上,连接滑块两侧的弹簧轴上分别装有第一滑动弹簧和第二滑动弹簧，第 一滑动弹簧两端分别支承在连接滑块和第四支承板上，第二滑动弹簧两端分别支承在连 接滑块和第二支承板上，L形的弹性拨杆左端安装在滑动板上，弹性拨杆右端卡在驱动 齿板的齿槽内，第二支承板上安装一V型回位滑片，弹性拨杆所在的驱动齿板的齿槽位 于回位滑片的范围内；光电耦合器的信号和电源线连接在传感器框架结构左侧的接线 端子上。本技术杆式岩层位移监测仪，其中所述的信息采集处理单元中有一单片机控 制模块，其输入口通过第二接线端子连接所述的光栅位移检测单元的接线端子，所述单片机控制模块分别连接声光警报模块、无线通信摸块和RS485通信模块，所述RS485通 信模块连接RS485总线，所述的无线通信摸块与遥控器实现无线通信,上述所有模块安 装在岩层位移监测仪的信息采集处理单元壳体内的电路板上，由一个电源转换模块为电 路板上的元件供电。本技术杆式岩层位移监测仪，其中所述遥控器的通信天线、无线通信模块、操作键盘、开关、显示屏与遥控单片机电连接，遥控器的电源为可充电电池。本技术使用所述的杆式岩层位移监测仪的岩层位移监测系统，其中系统中设置有若干个所述杆式岩层位移监测仪、 一台井下信息转换和通信分站，信息转换和通信分站包括一单片机控制模块以及与所述单片机控制模块连接的RS485通信模块、频率转换模块、显示模块、声光报警模块和键盘，所述井下信息转换和通信分站通过485总线 和所述岩层位移监测仪连接。本技术使用所述的杆式岩层位移监测仪的岩层位移监测系统，其中井下信息 转换和通信分站通过信号转换系统与计算机监控中心相连。本技术杆式岩层位移监测仪，因不使用拉力线而不会由于拉力线自身的自然延 长导致测量精度下降，因装有位移方向识别器单元而能够辨别岩层位移方向，精度更高 而适合硬岩及位移较小的岩层位移监测。本技术杆式岩层位移监测仪，位移传递机构的位移套筒固定在围岩的钻孔中， 信息采集处理单元的壳体固定在外表岩层上，通过电缆线将光栅位移检测器单元的两光 栅之间的相对移动产生的干涉条纹的计量传送到信息采集处理单元，可以精确的实时测 量岩层之间的位移量，计算位移变化速率，既可以在现场用遥控器读取数据，也可以异 地远距离传送数据。本技术离层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种杆式岩层位移监测仪，包括位移传感单元和信息采集处理单元，其特征在于：位移传感单元包括传感器框架、位移传递机构、使用光栅检测法将位移转换为电信号的光栅位移检测器单元、位移方向识别器单元；传感器框架的结构如下：筒状的传感器壳体（１６、１６’、１６”）右端上下两侧对径开有轴向的矩形滑槽（２２、２２’、２２”），所述传感器壳体（１６、１６’、１６”）内从左至右依次安装有第一支承板（２Ａ、２Ａ’、２Ａ”）、第二支承板（２Ｂ、２Ｂ’、２Ｂ”）、第三支承板（２Ｃ、２Ｃ’、２Ｃ”），矩形滑槽左侧装有左密封堵头（６Ａ、６Ａ’、６Ａ”），右侧装有右密封堵头（６Ｂ、６Ｂ’、６Ｂ”）；位移传递机构的结构如下：在所述传感器壳体（１６、１６’、１６”）外装有始终罩住所述矩形滑槽（２２、２２’、２２”）的位移套筒（１２、１２’、１２”），两端固定在位移套筒（１２、１２’、１２”）上的连动杆（５、５’、５”）穿过矩形滑槽（２２、２２’、２２”），所述连动杆（５、５’、５”）的中间部位用连动套（１１、１１’、１１”）固定在所述位移连动杆（２１、２１’、２１”）上，所述位移连动杆（２１、２１’、２１”）可滑动地穿过所述左密封堵头（６Ａ、６Ａ’、６Ａ”）和所述第三支承板（２Ｃ、２Ｃ’、２Ｃ”）并与光栅位移检测器单元连接；光栅位移检测器单元包括固定在传感器框架支承板上的带有定光栅板的光电耦合器和与之相配合的动光栅板，光栅位移检测器单元的信号和电源线连接在传感器框架左侧的接线端子（１、１’、１”）上；位移方向识别器单元的结构如下：微动滑块（７、７’、７”）套在位移连动杆（２１、２１’、２１”）上，传动杆（１０、１０’、１０”）左端固定在所述微动滑块（７、７’、７”）上，右端连接微动杆（９、９’、９”），所述微动杆（９、９’、９”）右侧为电路板（８、８’、８”）上的触点开关（１８、１８’、１８”），电路板（８、８’、８”）固定在传感器壳体（１６、１６’、１６”）上；位移方向识别器单元的所述触点开关（１８、１８’、１８”）连接所述的所述接线端子（１、１’、１”）；所述接线端子（１、１’、１”）连接至信息采集处理单元。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安里千，刘庆，毛灵涛，
申请(专利权)人：安里千，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]