CN101799288A - 精巧地质测角器 - Google Patents

Abstract

一种能够找到岩层真倾角和快速准确测量岩层倾角的精巧地质测角器。主要是为了解决找到岩层的真倾角和准确测量岩层的倾角的问题，主要是一个机械构造是长方体基座和与其垂直的带刻度半圆环，一个“H”型的杆件在其中与其构成运动副，“H”型的杆件上端的指针可以指示要测量的角度，“H”型的杆件上端的弧形凹槽可以让半圆环在其中滑动。底部与长方体基座连接成转动副。“H”型的杆件中间悬挂重锤，通过观察重锤的变化可以找到岩层的真倾斜线和测量角度。将“H”型的杆件固定在去除长水准器的地质罗盘仪的测斜器的悬锥上。

Description

精巧地质测角器

所属技术领域

本发明涉及岩层、断层面等相对地球静止的物体表面和水平面的夹角的测量和山坡坡角的测量以及与其相关的机构。

背景技术

目前，地质工作者所用的地质罗盘（DQY-1型地质罗盘仪）在测量倾角或坡度角时主要依靠调节长水准器，使气泡居中然后读数。其缺点是，由于手动调节，气泡不易居中，而且很难保证气泡严格居中，即读数误差较大。后来，地质罗盘倾角测量的改进主要设计一个由玻璃管两端对接而成玻璃圆环，玻璃圆环内充上透明液体乙醚和一个直径为4mm的气泡，在玻璃圆环的外侧标上刻度，在测量倾角或坡度角时，利用乙醚对气泡的浮力，使气泡与刻度线相切即可读数。地质罗盘倾角测量的改进的缺点是,玻璃管两端对接而成玻璃圆环工艺所需的成本较高，而且气泡与刻度线相切在实际中人的视觉很难准确分辨其到底相切于圆环上哪一点，只能确定是气泡所覆盖的刻度范围，至于这个范围中哪一点是气泡与其相切的点就很难判断，增大了读数误差。而且对于地形复杂的野外和矿井、隧道等场所出现的人们需要仰视才可以观察到的区域，利用现有罗盘，我们测量时对罗盘内的数据的读取和和观察气泡都较困难。而且现有的罗盘无法通过罗盘确定岩层的真倾角，需要地质工作者通过经验判断，增加了真倾角测量的误差。

发明内容

为了克服现有的地质罗盘（DQY-1型地质罗盘仪）不能通过罗盘找到岩层的真倾角的不足和气泡不易居中和气泡很难居中的问题，以及地质罗盘倾角测量的改进中的气泡与玻璃圆环相切时不能准确地找到相切点的问题。同时为了解决人的手又可以触及到（如比人的身高略高的斜坡）但读数又较困难的区域的测量的问题和现有罗盘测角部分构件生产工艺复杂和成本高的问题。本发明提供一种精巧地质测角器，该发明不仅能帮助找到真倾斜线，而且发明所需生产工艺更容易实现，而且测量精度更高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过现有的可以实现的加工工艺，得到结构特征是：一个长方体的基座（材料可以选用钢铁或者硬度大的树脂）和一个带有刻度的半圆环（和长方体基座的材料相同），带有刻度的半圆环与该长方体基座长方形表面所在平面垂直，而且其与长方体基座铸在一起，其与长方体基座的交线与过长方体基座中心的长轴重合。另有一个“H”型的杆件，该“H”型杆件的下端和长方体基座长方形表面相交与过长方体基座长方形表面中心的短轴，且和长方体基座构成转动副，“H”型杆件的中间的那个横杆中心带有圆孔，可以悬挂重锤，最上边的横杆上表面带有凹槽，带有刻度的半圆环嵌套在凹槽中，与“H”型杆件构成运动副，“H”型杆件可以绕和长方体基座构成的低副做180度转动。最上边横杆上带有指针，指针在横杆上表面中心位置，与带刻度的半圆环相切，可以指示读数。带刻度的半圆环的刻度范围是90度——0度——90度，刻度最小值为1度。

“H”型的杆件与长方体硬座构成转动副的技术方案：

1. 长方体基座长方形平面上有两个相同的、可以和后面的“H”型的杆件构成转动副的半圆形支架。

2. 长方体基座长方形平面上有两个三角形支架，一个生产时就和基座固定在一起，且这个支架上中心有一个圆杆，另一个可以拆下，通过螺丝与基座固定。

运用该仪器可以找到岩层的真倾角所依据的科学原理：

本发明的长方体基座底面平铺贴在岩层面是，近似认为岩层面是平面，则长方体基座长方形底面此时所在平面和岩层面平行，由于本发明设计的时候带刻度的半圆环所在平面和长方体基座底面所在平面是垂直的，所以半圆环所在平面和岩层面是垂直的。

当半圆环与长方体基座长方形上表面的交线与走向不垂直时，假设重锤在“H”型杆件中间横杆的圆孔的正下方，即其与半圆环在一个平面；

因为重锤在重力的作用下铅垂向下，则与重锤相连的线所在的直线和水平面垂直；

又因为过垂直于水平面的直线的平面和水平面垂直；

所以半圆环所在的平面和水平面垂直；

而半圆环又垂直于岩层面，所以圆环同时垂直于水平面和岩层面；

同时垂直于两相交平面的平面必垂直于两平面的交线，

所以半圆环所在平面垂直于走向，亦可得走向垂直半圆环与岩层面的交线，与题设中半圆环与岩层面的交线与走向不垂直相矛盾。所以假设不成立。所以当带刻度的半圆环所在方位不是真倾角的方位时，重锤必然和半圆环不在一个平面，也就是不能顺利进入“H”型杆件两长杆之间的空隙或者进入但不在中间横杆圆孔正下方。

本发明的有益效果是，可以在野外地质工作中对岩层倾角、山坡坡度角进行快捷准确的测量。能通过本发明可以确定真倾斜线，减少了地质工作者凭经验确定所产生的误差。可以解决人们眼睛观察困难的区域的测量。生产工艺更容易实现。测量精度较现有地质罗盘更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所设计的半圆环平面图，平面图内部数字是半圆环表面数字的放大显示。

图2是精巧地质测角器正面示意图。

图3是长方体基座上的半圆形支架侧面放大示意图。

图4是“H”型杆件的正视图。

图5是“H”型杆件的侧视图。

图6是“H”型杆件最上边横杆的纵向剖视图。

图7是“H”型杆件测量方法示意图。

图8是与长方体基座固定的三角形支架结构的三视图。

图9是另一个三角形支架的正面和俯视图。

图中1.重锤，2.“H”型杆件，3.带刻度的半圆环，4.长方体基座和“H”型杆件组成的转动副，5.长方体基座，6.横杆上的指针，7.横杆表面的凹槽，8.中间横杆的圆孔，9.长方体基座上的半圆形支架的圆孔。10.可以和长方体基座固定的三角支架上的圆孔。

具体实施方式

在图1中，可以知道半圆环的大致形状和上面的刻度的变化范围。

在图2中，通过将本发明的整体结构视图示意图，可以了解本发明各个组成部件之间的相互组合关系。

在图3中，半圆形支架和长方体基座是一体的，其上的圆孔可以和“H”型杆件的圆孔重合，这样用一个塞子，“H”型杆件和长方体基座就构成了转动副。长方体基座上的这两个支架之间的空的距离和“H”型杆件两个长杆外缘之间的距离相同或比其略大，这样“H”型杆件可以加在两个半圆形支架之间，使四个圆孔重合。

在图4和图5中，主要展示了“H”型杆件的结构，其中的圆孔主要为了展示其与长方体基座构成转动副，此属于现有的成熟技术，不做详细说明。

在图6中，主要是说明其与带刻度的半圆环构成运动副，凹槽主要是为了限制“H”型杆件的运动方向，为了与带刻度的半圆环适应，因此凹槽底部是弧形的。

在图8中，圆杆可以插入“H”型杆件底部的两圆孔，使构成转动副。

在图9中，可以在长方体基座上做上螺纹以使这个活动的三角支架可以通过两边的圆孔和长方体基座固定。这个三角支架是为了防止“H”型杆件从另一个三角支架的圆杆中滑出。

倾角或坡角的测量方法是：首先将长方体基座贴在要测得的岩层上，然后将“H”型杆件转到和岩层近似垂直的位置，然后观察重锤，转动“H”型杆件，使重锤和“H”型杆件在一个平面，如果重锤不能顺利进入“H”型杆件两纵向长杆之间的空隙说明测量的不是真倾角，调节长方体基座的方位，使重锤在中间横杆的圆孔的正下方，则指针所指刻度即为要测量的角度。对于视倾角的测量就可以不必要求重锤在中间横杆的圆孔的正下方，只要让其和“H”型杆件所构成的平面与半圆环所在平面垂直即可（可用眼睛正视半圆环，然后调节是重锤线和“H”型杆件无夹角），指针所指刻度就是要测量的角度。也可以用手将重锤放入中间横杆圆孔的正下方，松开手，观察其是否在“H”型杆件所在平面内滑动，不滑动指针所指刻度就是要测量的角度。对于视觉观察刻度较难的地方，操作者可以将一切工作做好后，用手捏住“H”型杆件尤其是其上的指针，然后拿到眼前读数。空间中的柱子可以其柱面和长方体基座相切，调节“H”型杆件，使“H”型杆件铅垂，则其所指刻度地余角就是柱子与竖直方向地夹角。

为了减少地质工作者在野外携带的物品的数量，也可以将本发明与DQY-1型地质罗盘仪结合，是构成一个器件。将DQY-1型地质罗盘仪长水准器中的长水准器替换为本发明中的“H”型杆件，“H”型杆件的一个长杆固定在测斜器悬锥上，使两个长杆所构成的平面与罗盘刻度盘所在平面垂直，且长杆走向沿罗盘刻度盘半径走向。将“H”型杆件上端的指针的位置由中间改到“H”型杆件紧贴罗盘刻度盘的一侧，“H”型杆件上端的凹槽和上端的横杆可以没有。其他DQY-1型地质罗盘仪的其他结构不变，与罗盘结合后的“H”型杆件和长水准管一样可以从后面使之转动。刻度用罗盘上的刻度，运用测量原理找到说明书附图中的

角。

Claims (10)

1.一种“H”型杆件，转动副结构、重锤，其特征是：中间横杆悬挂重锤的“H”型杆件。

2.根据权利要求1所述的精巧地质测角器，其特征是：一个“H”型杆件，上端带指针可以指示刻度。

3.根据权利要求1所述的精巧地质测角器，其特征是：一个“H”型杆件，上端带弧形凹槽可以与带刻度的半圆环构成运动副。

4.一种找到岩层真倾角的方法，其特征是：一个可以贴近岩层面，并可以近似认为与岩层面平行的平面型结构和所在平面与其垂直的机构，在后面的机构悬挂重锤，如果重锤不在与岩层面垂直的平面内，则所述的两个平面型机构的交线不为真倾向线。

5.一种测量倾角的方法，其特征是：利用一个悬挂重锤的构件，且重锤与构件原来沿一个方向，确保重锤与构件沿一个方向，则待测物与铅垂方向的夹角就找到了。

6.一种带转动副的测量结构，其特征是：带有通过两个支架可以与其他结构构成转动副的长方体基座和与其垂直的带刻度的半圆环。

7.将“H”型杆件与现有罗盘结合，除去了长水准管的DQY-1型地质罗盘仪，其特征是将原地质罗盘地长水准管替换为“H”型杆件，“H”型杆件固定在DQY-1型地质罗盘仪的测斜器的悬锥上。

8.根据权利要求5所述的一种测量倾角的方法，其特征是：通过精巧地质测角器实现。

9.根据权利要求6所述的一种带转动副的测量结构，其特征是：可以通过基座上的支架和“H”型杆件构成运动副，支架的结构有两个带圆孔的与基座为一体的半圆形支架以及一个带圆杆的与基座为一体的三角支架和另一个起防止“H”型杆件滑落的三角支架两种技术方案。

10.根据权利要求1和7所述“H”型杆件和带转动副的测量结构，其特征是：两者结合且“H”型杆件下端与带转动副的测量结构转动副，上端凹槽与带转动副的测量结构构成运动副。

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