CN101446193A - 一种煤层瓦斯压力和煤壁应力的检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤层瓦斯压力和煤壁应力检测装置及方法，其检测装置是由穿过岩层置入煤壁钻孔内的压力检测器、应力检测器和设在煤壁钻孔外部的模数转换器、单片机和显示器构成，其检测方法是在煤层上钻孔，将压力检测器和应力检测器送入钻孔内部，两种检测器分别监测煤层内部的瓦斯压力和煤壁应力，压力检测器将检测信息转化成标准电流信号，应力检测器将检测信息转化成电压信号并进行放大，电流和电压信号通过导线传送到钻孔外，经模数转换器转换为数字信号；再经单片机程序运算和处理后，即可在显示屏上显示出煤层瓦斯压力和煤壁应力的数值，不仅可以大幅缩短煤层内瓦斯压力测量时间，而且降低了封孔的技术要求，节约成本。
Description
一种廳瓦斯压力和'iSM力的樹贝蝶散方法
駄领域
本发明涉及一种煤层瓦斯压力和MlS力的检测^SS方法，尤其目于W井下瓦斯f糧、
瓦斯抽放、瓦斯涌出与瓦斯突出，*«的检测。 背景駄
研究与iff介瓦斯f糧、瓦斯抽放、瓦斯涌出与瓦斯突出等W瓦斯治理问题，多年来一鼓该 技术领域内的一^?臓，而获取,瓦斯压力和;)WS力，决上述问题的关键，因此如何准确并 舰的测定廳瓦斯压力和^il^力具有重要意义。目前已有的检测廳瓦斯压力方激奴^ffi 压力表的测量方法，其主要方式翻鍋导气管将,内瓦斯弓闺MM钻孑"卜，封孑Lt后将压力表 接在导气管JdS行压力测量，虽然该技术倉,对;^S行廳瓦斯压力的检测，但由于导气難接 不善会引起漏气，要^f孔的技术高，需换表操作，5ra艘高，财高，腿力盼咴复时间较长， 无法进行l^i检测，1^卜目前还没有对;«^力进行测试的方法。
发明内容
本发明的目的是针对已有狱中存在的问题，ilf共一种结构简单，方法简便，易虹，^*低， 舰糊，鄉好的願瓦斯压力和«^力检测^2^方法。
本发明的检测體是由穿滤层SA鹏钻孔内的压力检测器、应力銜则器和设在《鍵钻孑W卜 部的丰M^转换器、单片m^口显示鹏成，其中：压力检测器和应力检测器的输出端分别与设在》鍵 钻孑"卜部的丰繳转换器的输A^相连接，丰纖转换器的输出端与单片机的输A^相驗，单片机的 输出^^显示器。
戶腿的压力检测器由压力传繊、电阻、电容、二极管和^i爽賊；压力传繊由四个电阻 串连的电t^勾成，该电桥的上节点连^^央的恒流输出端，下节点舰电卩腿^fet央的输出端， 电桥左右两个节点分别iig^块的两^^入端，皿决的3个零点调节端依次连^W电位器、电
阻、电位器，以调节精密电流变送电路的零点输出；^i央的2个^^g调节端之间连有电位器； +12V电源和^fet央的供电^fV之间親一^^及性微作用的二极管;戶诚的应力检测器由集成 力喊度传^l和运算放大器l賊，娜口3IS传繊的+VSS端接+5V电源，C0M端^:也，Mr出端
3iil电阻gM算放大器的反向输入端，其比较^i3i电阻^g算放大器的同向输入端，运算放大器的输出端与同向输A^之间连有一个反馈电阻;力n^g传繊各应力的变化转化成EUE信号并从输 出端输出，运算放大器和三个电阻将输出端V0UT端的电压信号放大并输趙l」^^l皿转换器的输
A^;戶;M单片机的型号为89S5i;戶;f3S^t央的型号为xrRi01。
本发的检测方法：
a. 向着j;IM方向的岩壁钻孔，；i:Mjtii，抽出i^;
b. 用推杆将压力检测器和应力检测器itA钻孑,；
c. 对钻孑,繊
^将压力检测器和应力检测器的导线与钻孑"卜部的微转换器输;^连接，丰微转换器将数字 信号传,单片机，单片m^数對言号进行^a计算得出瓦斯压力和^M/s力的数值，iia^ 在单片机输出端的显示器显示检测结果。
有益$媒：翻在^^钻孔内i^SE力检测器和应力检测器，舰导线^i^须瞻息，用单片
iwt测信ma行M，可以同at^测廳瓦斯压力和^is力两种信息，不仅检泖mg快，而且
检测精度高，为研究与i愤瓦斯f糧、瓦斯抽放、瓦斯涌出与瓦斯突出等W瓦斯治理问^f共了
重要的基^m，为W井;ffii:掛共了安，障，与现有技斜目比，不仅可以大幅縮短M^内瓦斯 压力恢复时间，避免了因导气t^不善而弓胞的漏气，而且斷氐了封孔的技术要求，节约成本； 无需换纖作，减小了ITDi度，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的廳瓦斯压力和^S力的检测體构離图；
图2是本发明的,瓦斯压力和;w^力的检测^a电路结构^^图。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
图i戶庥，由压力检测器、应力检测器、丰徵转换器、单片禾;w显示器构成，压力樹则器和应 力检测器设在穿3i^层的^^钻孔的^M底部，压力检测器和应力检测器的输出端分别与设在麟 钻孑"卜部的丰^t转换器相连接，^(转换器的输出端与单片机的输入^^接，单片机的输出^i接 显示器，tim转换器3ffii^单片mfn与单片t财目连接的显示器显示繊，当驢钻孔内压力樹则 器和应力检测^^测到相应的压力与应力后，压力检测翻每检测出的瓦斯压力信息转化傲示准电流 信号，应力检测器将^MiS力信息转化成^ffi信号，向设在^M钻孑W卜部附微转换器，丰徵转换
器将两謝言号转换繊判言号^3IS单片机，单片船寸数對言^3S行鹏，计算得出瓦斯压力和煤鹏力的数值，单片机的输出端^W用于显示检测结果的显示器，将检测结果显示出来。
图2戶标，压力检测器由压力传麟、电阻、电容、二极管和^i^t央会贼；压力传麟由四个 电阻Ra、 Rb、 Rc、 Rd串连的电^^勾成，电桥上TM个节点为鄉A^，上节点连^J^央XTR101 的恒流输出端IREF1、 IREF2，下节点M电阻R4串联连接到^k央的输出端OUT,电桥左右两个 节点为期俞出端，分别j^^^i央XTR101的两^lrA^IN+和IN-;集微XTR101的3个零点调 节端ZA依次串联电位器R1、电阻R5、电位器R2，用以调节精密电流„的零点输出，集成 块XTRIOI的2个Mf呈调节端SPAN驗了电位器R3，用以调节精密电流魏电路的Mf呈输出， 电源的正极和fefet央XTR101的供电端+V之间魏一个二极管Dl， ^t及性傲户作用：电源的负极和 集成决XTR101的输出端0UT之间有一个电阻RL，用于将输出的标准电流信号转换成Efeffi信号。应
力检测器由,nii^传/ifl和运算放大器纟賊，，,n皿传自ADXLi5o敏感元件，•
力口被传麟ADXL150的+VSS端接+5V电源，C(M端^i也，输出端VOUT ffljl电阻R7 gig算放大器 A的反向输入端，比较端OFFSET 3i31电阻R6^i算放大器A的同向输入端，运算放大器A的输出 端与同向输A^之间有一个反馈电阻R8;力口3I^传麟ADXL150将应力的变化转化成feE信号并 从VOUT输出，运算放大器A和三个电阻R6、 R7、 R8将VOJT端的电压信号放大并输送到^^纖 转换器ADC0809。 ^t^f转换器ADC0809的输竭INO和IN7分别连接压力检测器和应力检测 器的输出端，用以接收秒各的输出信号。^!I^转换器ADC0809的工作电源端VCC和正参考电 压端VREF+接+5V电源，其工作地端和负参考itffi VREF-gi也，其工作状态Jg^端EOC接单片机89S51 的P3.0弓脚，其工很^l^单片机89S51的P3.1弓脚,無對空制端ALE和START接单片机89S51 的P3. 2弓胸，其31ii^择控制端ADDA、 ADDB和ADDC接单片机89S51的P3. 3弓,，其8个繊输 出端D0至D7分别接单片机的8个弓脚P0. O至PO. 7。单片机89S51的P3.4引脚连接显示器12864LCD 的命令控制引脚DI， P3.5引脚连接显示器12864LCD的读写控制弓脚RW， P3.6引脚连接显示器 12864LCD的左半屏控制弓脚CS1， P3.7引KBi接驗器12864LCD的右半屏控制弓,CS2， P1.0 至Pl. 7的弓胸分别驗显示器12864LCD的8个数据弓,DTO至OT7。
本发明的检测方法：先向着煤层方向的岩壁钻?L，赶廳，抽出f浙，用断将压力检测器 和应力检观ltlitA钻?US部，对钻?说行密实圭槠后，将压力检测器和应力检测器的导线与钻孑W卜 部的丰If[转换WjA^接，两种检测器分别监测煤层内部的瓦斯压力和^H^力，压力检则器将 检测信息转铺示准电流信号，应力检澳'鹏检测信息转舰腿信号并进行放大；电赫腿信 号舰导线^繊船"卜'鹏纖转换^m雜号^^M单片机，经单片,聘运辭口处鹏， 即可在显示器J^示出;^)l瓦斯压力和;m^力的数值。
Claims (6)
1、一种煤层瓦斯压力和煤壁应力的检测装置，其特征在于：它由穿过岩层置入煤壁钻孔内的压力检测器、应力检测器和设在煤壁钻孔外部的模数转换器、单片机和显示器构成，其中：压力检测器和应力检测器的输出端分别与设在煤壁钻孔外部的模数转换器的输入端相连接，模数转换器的输出端与单片机的输入端相连接，单片机的输出端连接显示器。
2、 根据权利要求1戶皿的,瓦斯压力和«^力的检测«，，征在于：戶M的压力检 领幡由压力传繊、电阻、电容、二极管和^t央纟賊；压力传繊由四个电阻（Ra、 Rb、 Rc、Rd)串连的电^t勾成，该电桥的上节点连^fet央的恒流输出端（IREF1、 IREF2)，下节点fflil电 阻（R4)连^fc决的输出端（OUT)，电桥左右两个节点分别连,成块的两^俞A^ (IN+、 IN-)，集^i央的3个零点调节端（ZA)依7^^t电位器（Rl)、电阻（R5)、电位器（R2)，以 调节精密电流鋭顿各的零点输出；集成决的2个^K呈调节端（SPAN)之间连有电位器（R3); +12V电源和^t央的供电象V之间连有一个魁及性傲户作用的二极管（Dl)。
3、 根据权利要求1戶鹏的,瓦斯压力和»^力的检测装置，，征在于：戶腐的应力检 测器由集働n，传感器（ADXL150)和运算放大器组成，集働B速度传感器（ADXL150)的+VSS 端接+5V电源，C(M端翻，其输出端（V0UT)舰电阻（R7) ^g算放大器（A)的反向输局， 其比较端（0FreET)舰电阻（R6)跪算放大器（A)的同向输A^，运算放大器（A)的输出端 与同向输A^之间棘一个反馈电阻（R8);力口繊传繊（ADXL150)将应力的变化转化成極信 号并从输出端（V0UT)输出，运算放大器（A)和三个电阻（R6、 R7、 R8)将输出端（V0UT)的电 压信号放大并输翻,纖转换器,809)的输A^ (IN7)。
4、 根据权利要求1戶，的,瓦斯压力和^^力的检测，，^miE在于：戶;M单片机的型号为89S51。
5、 根据权利要求2戶，的,瓦斯压力和JiM力的检测，，^ffi在于：戶;f^^^t央的 型号为XTR101。
6、 一种廳瓦斯压力和;)^S力的检测方法，欺鞭在于： i向着廳方向的岩壁钻孔，fiM^，抽出,； b用推杆将压力检测器和应力检测器駄钻孑,； C.对钻細亍辦；d將压力检测器和应力銜则器的导线与钻孑L^卜部附徵转换器输A^^接，l微转换劉每数字 信号^1M单片机，单片t鹏数剖言^S行鹏，计算得出瓦斯压力和^ffi力的数值，M^接在单片in^出端的显示器显示检测结果。
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