钻孔参数检测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种钻孔参数检测仪，所述检测仪包括主机装置、传感头装置和冲击装置；所述主机装置包括数据处理模块、微处理器和显示模块，所述传感头装置包括应力传感器（如加速度传感器等）和惯性导航元件，所述冲击装置为能产生高冲击能量的冲击发生器（如木质手锤等），本发明专利技术的装置结构紧凑，使用方便，通过应力传感器和惯性导航元件的使用，能够方便地采集到所需信号，从而通过微处理器实现钻孔的深度和钻孔开孔三维空间立体方位角的测算，从而解决了现有技术下，钻孔的深度测量困难、钻孔三维空间开孔角度（倾斜角、方位角）无法准确测量的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钻机
，特别涉及一种用于测量钻孔的深度和钻孔三维空间开孔角度(倾斜角、方位角)的钻孔参数检测仪。
技术介绍
钻机在钻进过程中，需要对其钻孔参数进行检测，以便能及时掌握钻孔情况。目前通常使用随钻测量技术进行测量，但该技术主要用于钻杆管径大、钻杆自身不旋转等特点的千米钻机上，对于普通钻机由于其钻杆管径小、钻杆自身旋转等特点，现有技术不能很好地满足此类钻机钻孔参数的测量要求。因此，有必要设计出一种能适应普通钻机特点的钻孔参数检测装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种钻孔参数检测仪，解决现有技术下，钻孔的深度测量困难、钻孔三维空间开孔角度无法准确测量的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的该钻孔参数检测仪包括主机装置、传感头装置和冲击装置；所述主机装置包括数据处理模块、微处理器和显示模块，所述传感头装置包括应力传感器和惯性导航元件，所述应力传感器用于捕捉冲击振动波在钻杆中传播的振动波形，并将捕捉到的数据输出至数据处理模块，惯性导航元件固定在钻孔中钻杆的尾端且与钻杆平行，所述惯性导航元件用于测量三轴加速度和三轴磁感应分量数据并将数据输出至微处理器，通过微处理器计算出惯性导航元件三维空间开孔角；所述的冲击装置用于在孔口处对钻孔中的钻杆撞击，产生振动波，该振动波将沿钻杆传输，所述数据处理模块对数据进行处理后，输出至微处理器模块，所述微处理器模块利用应力传感器测得的数据计算时间差，并利用固有传输速率乘于该时间差后取半值，求出钻孔的深度。进一步，所述主机装置还包括数据存储和传输模块，用于实现数据的存储以及外部传输；进一步，所述惯性导航元件包括三轴磁感应计和三轴加速度计，分别用于测出三轴磁感应分量与三轴加速度分量；进一步，所述数据处理模块采用数字滤波技术滤除干扰波，使处理器准确地获取振动波形，进而准确地获取时间差。进一步，所述数据处理模块为FPGA、CPLD或微处理器。本专利技术的有益效果是本专利技术的装置结构紧凑，使用方便，通过应力传感器(如加速度传感器等)和惯性导航元件的使用，能够方便地采集到所需信号，从而通过微处理器实现钻孔的深度和钻孔三维空间开孔角度的测算，从而解决了现有技术下，钻孔的深度测量困难、钻孔开孔三维空间立3体方位角无法准确测量的问题。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中图1为本专利技术的装置组成连接示意图。具体实施例方式以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。如图1所示，该钻孔参数检测仪包括主机装置2和传感头装置1 ；其中，主机装置2包括数据处理模块21、微处理器22和显示模块23，传感头装置1包括应力传感器11和惯性导航元件12，通过冲击装置在孔口处对钻孔中的钻杆施加振动波，该振动波将在钻杆传输，并且返回一个衰减的振动波，应力传感器11用于捕捉振动波在钻杆中传播的振动波形，并将捕捉到的数据输出至数据处理模块，数据处理模块21对数据进行处理后，输出至微处理器22，微处理器22利用加速度计反馈的数据计算时间差，并利用固有传输速率乘于该时间差后取半值，求出钻孔的深度；本实施例中，应力传感器采用加速度传感器，冲击装置采用木质手锤。惯性导航元件12固定在钻孔中钻杆的尾端且与钻杆平行，用于测量三轴加速度和三轴磁感应分量数据并将数据输出至微处理器，通过微处理器计算出惯性导航元件三维空间立体方位角。本实施例中，惯性导航元件包括三轴磁感应计和三轴加速度计，分别用于测出三轴磁感应分量与三轴加速度分量。根据欧拉定理，有如下关系权利要求1.钻孔参数检测仪，其特征在于所述检测仪包括主机装置、传感头装置和冲击装置； 所述主机装置包括数据处理模块、微处理器和显示模块，所述传感头装置包括应力传感器和惯性导航元件，所述应力传感器用于捕捉冲击振动波在钻杆中传播的振动波形，并将捕捉到的数据输出至数据处理模块，惯性导航元件固定在钻孔中钻杆的尾端且与钻杆平行，所述惯性导航元件用于测量三轴加速度和三轴磁感应分量数据并将数据输出至微处理器，通过微处理器计算出惯性导航元件三维空间开孔角；所述的冲击装置用于在孔口处对钻孔中的钻杆撞击，产生振动波，该振动波将沿钻杆传输，所述数据处理模块对数据进行处理后，输出至微处理器模块，所述微处理器模块利用应力传感器测得的数据计算时间差，并利用固有传输速率乘于该时间差后取半值，求出钻孔的深度。2.根据权利要求1所述的钻孔参数检测仪，其特征在于所述主机装置还包括数据存储和传输模块，用于实现数据的存储以及外部传输。3.根据权利要求1所述的钻孔参数检测仪，其特征在于所述惯性导航元件包括三轴磁感应计和三轴加速度计，分别用于测出三轴磁感应分量与三轴加速度分量。4.根据权利要求1所述的钻孔参数检测仪，其特征在于所述数据处理模块采用数字滤波技术滤除干扰波，使微处理器能准确地获取振动波形，进而准确地获取时间差。5.根据权利要求1至4任一所述的钻孔参数检测仪，其特征在于，其特征在于所述数据处理模块为FPGA、CPLD或微处理器。全文摘要本专利技术公开了一种钻孔参数检测仪，所述检测仪包括主机装置、传感头装置和冲击装置；所述主机装置包括数据处理模块、微处理器和显示模块，所述传感头装置包括应力传感器(如加速度传感器等)和惯性导航元件，所述冲击装置为能产生高冲击能量的冲击发生器(如木质手锤等)，本专利技术的装置结构紧凑，使用方便，通过应力传感器和惯性导航元件的使用，能够方便地采集到所需信号，从而通过微处理器实现钻孔的深度和钻孔开孔三维空间立体方位角的测算，从而解决了现有技术下，钻孔的深度测量困难、钻孔三维空间开孔角度(倾斜角、方位角)无法准确测量的问题。文档编号G01B21/18GK102506799SQ201110329020公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日专利技术者于庆, 吴银成, 孙世岭, 莫志刚, 黄强 申请人:中煤科工集团重庆研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，于庆，吴银成，莫志刚，孙世岭，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院，
类型：发明
国别省市：