CN102713502A - 深度测定设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种深度测定设备(100)。深度测定设备(100)包括：用于容纳一段线绳(110)的可转动的卷轴(424)，该线绳(110)的自由端适于容纳配重(112)；空心细长导杆组件(108)，线绳(110)通过该空心细长导杆组件被放出和收回；测量通过该空心细长导管(108)被放出和/或收回的线绳(110)长度的测量机构(423)；至少用于通过该空心细长导杆(108)收回线绳(110)的驱动机构(322)。

Description

深度测定设备

发明领域

本发明涉及用于测定所感兴趣的地形的深度或高度的设备。该设备适用于确定井眼或爆破作业中所采用的钻孔的深度，不过，该设备可被用于确定其它地形的深度或高度。

发明背景

许多作业需要精确测定特定地形的深度或高度。一种这样的作业是例如发生在采矿或建筑范围内的爆破。

在钻眼爆破作业中，在钻孔中填充了随后要被引爆的装药或爆炸物。为了保证安全有效的爆破作业，能够相对高度精确地测量井眼深度是重要的。需要有井眼深度以便计算所需要的爆炸物量和可能的爆破效果。此外，在钻眼爆破正被用于例如露出煤层的情况下，钻设出具有已知的准确深度的孔眼是重要的。

用于测量这样的孔眼深度的一种简单方式是将配重固定到一段测量带子的末端并允许配重落入孔眼中。最后在地表从该带子上读出孔眼深度。但这样的方法有许多不利之处。例如在使用过程中，带子摩擦地面，并且在反复使用后，测量标记终会变得模糊不清。带子(相对昂贵的零部件)必须随后被丢掉。而且，带子本身可能体积庞大并且难以操作，尤其当正在测量相对深的孔眼时(至少20米深)。

作为替代方式，配重可以被绑缚到未作标记的线绳上，线绳可以被丢下孔眼中。放出的线绳长度可以被测量以确定孔眼深度。但这种做法也带来许多困难。例如需要保护线绳免受磨蚀性尘土和脏物的影响，否则线绳将会毁坏并很快绷断。也必须获得一种测量放出线绳的可靠方式，该线绳将不会被污垢弄脏并提供简单野外操作方式。通常采用具有细小齿轮传动机构用于人工读数的测量鼓，它们快速变脏并无法工作。电子测量手段经常使用光学照相传感器，它对灰尘和污垢的耐受性也有限。

此外，聚团现象或线绳过度放出现象是一个问题。这发生在配重碰到孔底面但保持线绳的卷轴因为其转动动量而继续旋转时。这造成线绳超过所需量地被放出，因为配重已经稳稳地呆在孔底面。这不仅可能导致不精确的测量结果，而且通常导致可能无法解开的线绳大量缠结。

对于许多井，无法让使用者在进行测量时直接就位在井的上方。这可能是因为在钻设过程中从井中抽排出的碎屑堆积在井边周围和/或因为井口周围的表面不稳定。因此，使用者将通常需要离井口一段距离站立并投入线绳，这可能需要相对高的手动操作协调性。在抛投动作中，测量不精确性被引入(因为不知道使用者距井口的距离)并且增大了线绳打结或缠结的潜在可能性。

某些孔眼可能在底面上有水或泥巴，而除了孔眼整体深度外还确定在孔底的水或泥巴的深度通常是重要的。为了做到这点，操作人员一般让带子在他或她的手中抖颠起来，以感觉水或泥巴的阻力和空气阻力之间的转变。这要求相对重的大块配重，以便操作人员能够感觉到悬在空气中的带子/配重和悬浮在水中的带子/配重之间的差异。带子本身的重量和刚性可能增加水面检测的难度。虽然检测水面是困难的，但这是在露天采矿业中建立的当前做法。因为存在上述的难点，因此所记录下的水面高度测量结果经常只是最佳的猜测结果，而不是精确测量结果。

大多数的(如果不是全部)操作/测量是人工完成的，大捆的带子意味着它通常相当重且难以摆弄/操作。但在某些情况下，带子可以连接到绞盘或类似机构上，以允许带子容易从孔眼中收回。但这可能也带来一些问题。在收回过程中，带子从井和周围环境收集到的外来物质(尘土、粘土、泥巴等)被带子拽入绞盘工作区，这可能又导致操作故障。绞盘的笨重也造成操作困难，因为它加速了疲劳并且可能有绊倒危险。

虽然上述问题中的一些问题可以在一定程度上通过富有经验的操作者得以缓解，但需要具有经验的操作者来决定所有爆破孔眼的深度本身就可能成问题。如果一个工作队中只有一、两个人具有始终如一地精确测量井深的经验，则这可能造成作业的显著延缓。

人们已经在尝试更复杂的自动化测量方法。这些方法包括使用激光器和回声定位来确定孔眼深度。虽然在技术上并非无法实现，但这些方法具有非常具体的作业要求，意味着使用者将不得不是非常熟练的并且还得在设备操作时小心谨慎。激光型装置和声纳型装置需要射束(光或声)非常小心地对准孔眼轴线并且这些装置对在孔眼中的露头岩层或碎屑非常敏感，该露头岩层或碎屑可能错误地表示孔底面。因此当获得读数时，读数精度有时存在着相当高的不确定性，这些读数不得不参照其它信息如期望的孔眼深度来评估。

此外，光学系统和声学系统都在区分泥巴和水方面有困难，并且不能简单确定孔眼的真实深度或泥巴或水的深度。

提供一种克服或改善上述问题中的至少一个问题的深度测量设备将是符合期望的。或者，给客户提供有用的设备将会是符合期望的。

在说明书中提到任何现有技术不是且也不应被认为是承认或以任何形式提出该现有技术构成在澳大利亚或任何其它管辖区域内的公知常识，或者不是且也不应被认为是承认或以任何形式提出能合理预期该现有技术被本领域技术人员查明、理解和认定为相关。

发明概述

在第一方面，本发明提供一种深度测定设备，包括：用于容纳一段线绳的可转动的卷轴，线绳的自由端适于容纳配重；空心细长导杆组件，该线绳通过该空心细长导杆组件被放出和收回；用于测量通过空心细长导杆被放出和/或收回的线绳长度的测量机构；至少用于通过该空心细长导杆收回线绳的驱动机构。

该深度测定设备可以进一步包括主控制器，该测量机构可包括适于向主控制器发出代表已被放出和/或收回的线绳长度的信号的传感器组。

该主控制器可适于控制该驱动机构。

该可转动的卷轴可以装在筒盒组件内并且该空心细长导杆组件可被连接到该筒盒组件上。

该深度测定设备可以由可分离的电力组件来提供电力。

可分离的电力组件可以由电池组来提供。该电池组可以形成用于携载该深度测定设备的束带装置的一部分。

在第二方面，本发明提供一种可分离地安装到驱动控制单元上的筒盒和空心细长导杆组件，该筒盒组件包括：可转动地安装在筒盒组件内且适于容纳一段线绳的卷轴，线绳的自由端适于携载配重；驱动连接机构，它适于可分离地连接至该驱动控制单元的驱动组件，该驱动组件用于驱动该卷轴以便通过空心细长导杆地放出和收回该线绳。

该筒盒和空心细长导杆组件可以包括用于测量通过空心细长导杆被放出和/或收回的线绳长度的测量机构。该测量机构可以包括适于发出代表已被放出和/或收回的线绳长度的信号的传感器组。

在本发明的第一方面和/或第二方面中：

该空心细长导杆组件可以包括至少一个空心柔性部段，该空心柔性部段允许该细长导杆组件的远端与可转动的卷轴无关地被操纵。

该空心细长导杆组件的空心柔性部段可以包括弹簧，线绳通过该弹簧被放出和收回。

该弹簧可以被套筒覆盖。

该至少一个空心柔性部段可以基本上是空心细长导杆组件的长度。

该空心细长导杆组件可进一步包括空心刚性部段，线绳通过该空心刚性部段被放出和收回，该刚性部段位于所述至少一个空心柔性部段中的至少一个和可转动的卷轴之间。该空心刚性部段可以是可伸缩的或者以其它方式可伸长的。

该传感器组可以包括如此安装的可转动的编码器轮，当线绳被放出或收回时，线绳的运动造成编码器轮转动，并且该传感器组被构造呈检测该编码器轮的转动。

该编码器轮可如此布置，它只在线绳在由配重提供的拉力下被放出或收回时转动。

该传感器组可被构造成计数该编码器轮的整圈和几分之一圈之一。

编码器轮上可装有磁体，该磁体随编码器轮转动，该传感器组可以通过检测磁场变化来检测编码器轮的运动。

该驱动机构可以包括用于使该卷轴转动以便线绳经过该空心细长导杆组件放出和收回的驱动组件。

该驱动组件可以是步进电动机。

该空心细长导杆组件可以在接头处被连接到筒盒组件上，该接头允许该空心细长导杆组件相对于筒盒组件的枢转运动和/或旋转运动。该接头可以是球窝接头。

线绳上可以装有浮标组件，该浮标组件可相对于线绳移动。该浮标组件可适于提供可听见的和/或可触感的反馈以允许测定水位高度。浮标组件可以包括具有一个或多个进水孔和一个或多个透气孔的空心体，所述的进水孔和透气孔允许该空心体部分地充填水。

浮标组件可以包括用于检测何时配重紧邻浮标组件且何时配重与浮标组件分开的浮标传感器。浮标传感器可以是磁簧开关，它检测在配重上是否存在磁体。浮标组件可以记录下何时配重与浮标组件分开和何时配重重新接合浮标组件的时戳。

该线绳和/或浮标可以配备有孔内传感器。孔内传感器可适于传输感测的数据。孔内传感器可以是温度传感器，感测的数据可以是温度。

该接头可以被构造成允许细长导杆相对于筒盒组件做枢转运动。

该接头可被进一步构造用于限制细长导杆的枢转运动范围以防止线绳所穿过的接头的通道被堵塞。

该细长导杆组件的远端可以配备有保护件，线绳经过该保护件被放出和收回。

该细长导杆组件可以可拆下地安装到该深度测定设备上。

在另一个方面，本发明提供一种与深度测定设备连用的浮标组件。

在另一个方面，本发明提供一种与深度测定设备连用的电力组件。

在另一个方面，本发明提供一种与深度测定设备连用的传感器组。

附图简介

现在将参照附图来描述本发明的优选实施例，其中：

图1A示出根据本发明的实施例的深度测定设备的透视图；

图1B示出图1A所示设备的部分前侧视图；

图1C示出图1A所示设备的部分后侧视图；

图2示出图1所示设备的组成部分处于分解状态的透视图；

图3A示出图1所示设备的主体组件的分解透视图；

图3B示出图3A的主体组件的底侧的透视图；

图3C示出与图1的主体组件连用的贴花纸的平面图；

图4A示出图1所示设备的筒盒组件的分解透视图；

图4B示出图1所示设备的筒盒组件的截面图；

图5A示出适合与图1所示设备连用的电源组件的透视图；

图5B示出适合与图1所示的设备连用的替代的电源组件的分解透视图；

图6示出图1所示的导杆组件的透视截面图；

图7示出图1所示设备的筒盒组件的沿图1C的线A-A截取的截面平面图；

图8A示出适合与图1的深度测定设备连用的替代的导杆组件的侧视图，导杆组件如图所示处于伸出形态；

图8B示出图8A的导杆组件处于回缩形态的透视图；

图8C示出图8A的导杆组件的分解透视图；

图9A和9B示出适合与图1的深度测定设备连用的另一替代的导杆组件的透视图；

图10A示出适合与图1的深度测定设备连用的浮标组件的透视图；

图10B示出图10A的浮标组件的正投影视图；

图10C示出图10A的浮标组件沿图10B的线A-A所截取的正投影截面图。

实施例具体说明

本发明涉及可被用于许多应用场合的深度测定设备。一个特定的但非限定性的应用场合是使用该设备来测量钻井和爆破作业中所采用的孔眼或井的深度，这种特定应用将被用于描述该设备的应用。但是，该设备可以被用在许多其它工作中并被用来测量许多其它地形的深度/高度。通过非限定性例子，本发明可以被用于测量井、孔眼、坑、裂缝、洞穴、裂隙、峡谷、建筑物、悬崖、瀑布等的高度/深度。本发明也可以被用在水上环境中，例如用于测定需要相对精确的读数的海床或河床的深度。

图1A、图1B和图1C分别提供根据本发明实施例的深度测定设备100的透视图、前视图和侧视图。深度测定设备100包括主体组件102、筒盒组件104、电源组件106(由肩带107携挂)和导杆组件108。

如图2所示，在本发明的这个实施例中，主体组件102、筒盒组件104和电力组件106是互连组件，它们可以被最终用户装卸。在某些实施例中，筒盒组件104和导杆组件108也可设置成由最终用户组装/拆卸。

通过非常总体的概览，深度测定设备100的导杆108在使用中被安放在被测地形(如井)的边缘上方。随后，深度测定设备100被操作以便经过导杆108放出线绳110(线绳110上装有配重112)，直到装有配重的线绳110落位到井底面。当配重112到达井底面时，深度测定设备100操作以主动制动线绳110(或确切的说是其上绕有线绳110的卷轴424)，由此减小聚团/放线过多的可能性。随后，深度测定设备100被操作以收回线绳110。

在本实施例中并且如图所示，设备100也包括浮标组件114，线绳110也穿过该浮标组件。如果在被测地形的底部上有水/泥巴(例如在井底上)，则浮标组件114允许测量出遇水深度以及井的绝对深度(即水/泥巴的底面)。

深度测定设备100计算已被放出的线绳110长度(在放出线绳时或收回时)，向使用者显示出计算长度并且将该计算长度存储在深度测定设备100的存储器内(和/或传输计算长度至外部装置)。

转向图3A-3C，将具体描述主体组件102。该主体组件包括上主壳体302和下主壳体304。这些壳体302和304由坚固耐用的塑料材料像例如聚碳酸酯或聚碳酸酯掺混材料注射模制而成。上主壳体和下主壳体302、304可以通过多个螺丝306紧固在一起，这些螺丝穿过在上主壳体302内的孔308，进入在下主壳体304中形成的互补安设的内孔310中。主体组件102还包括当上主壳体和下主壳体302、304固定在一起时在两者之间被压缩的橡胶密封311，用于帮助保持灰尘和其它外来物质处于主体组件102之外。

上主壳体302包括缺口312，可透过该缺口看到显示器(如下所述)，还包括允许空气流入主体组件102的后腔的格栅313。上主壳体302还包括呈贴花纸314形式的面板。以下还要描述贴花纸314，但它包括以对准缺口312的方式定位的透明窗316和许多使用者操作按键。贴花纸314遮盖住螺丝306并且可以配设有任何期望的细节如商标或标识、操作信息/说明等。贴花纸314可以卡合就位在上主壳体302上，或者如果需要，它可以通过其它的紧固/粘结手段被固定就位。

上主壳体302配备有前接合点318，它在主体102组装时对准下主壳体304上的接合点320。主体组件102还包括板321(在这里由不锈钢制成)，该板被固定在上主壳体和下主壳体302、304之间，板321的一部分延伸超出上主壳体和下主壳体302、304的周边。箍带或类似件可以通过前接合点318、320和板321被连接到主体组件102上。

在上主壳体和下主壳体302、304之间，主体组件102还装有驱动组件，在此特定实施例中驱动组件是步进电动机322。步进电动机322被安装到下主壳体304(通过位于适当安设的内孔中的螺丝)。步进电动机322包括轴326，该轴在主体组件102组装时穿过在下主壳体304内的轴孔328并被固定到驱动花键轴330上。设有密封唇332来密封轴孔328。

主体组件102也装有主体控制器338。在这里，主体控制器338是包括访问存储器的微控制器的印刷电路板(PCB)，该主体控制器与步进电动机322和显示器336相连并控制它们。在此情况下，显示器336是LCD屏并且被主体控制器338控制。该步进电动机由主体控制器338通过步进电动机驱动板334来控制。步进电动机驱动板334获得通过电力控制板347被增压至最佳电压水平的电力。电力控制板347也提供电力给主体控制器338。主体控制器338也控制深度测定设备100的功能方面，例如监视线绳110的长度、在显示器336上显示数据、从用户接口接收用户输入(即下述贴花纸314上的按键)和用于与外部装置通讯(以有线或无线方式)。适于与主体控制器338连用的微控制器是ARM Cortex芯片。

也设有筒盒连接器335，它提供在主体组件102和筒盒组件104(尤其是主体控制器338和筒盒控制器422)之间的电气连接。

主体组件102还包括散热片345，其例如是铝散热片。散热片345由板321容纳并且插入形成于下主壳体304内的凸肩349中。这在主体组件后腔(经下主壳体304内的格栅351、353和上主壳体302内的格栅313通向大气)和主体组件102的装有主体组件102的其它组成部分的主腔之间提供了有效密封。主体组件102还包括电动机驱动板334，它通过散热板324并与散热板接触地安装到下主壳体304上。

由卷轴424在筒盒组件104内转动所产生的气流(如下描述)掠过主体组件102的底面/背面并掠过电动机散热片345(穿过格栅351、353和313)并从电动机带走热。该空气流动越过主体组件102的外表面并穿过主体组件102的背面地进行，主体组件102的中心腔保持封闭和基本上气密。

转向图3C，将描述贴花纸314。如图所示，贴花纸314包括许多按键，这些按键允许使用者与深度测定设备100相互作用。在本实施例中，贴花纸314提供九个按键：

·上按键350，它在被操作时收回线绳；

·下按键352，它在被操作时放出线绳；

·输入按键354，它具有根据操作模式的场景感应功能。例如，在启动深度测定设备100之后，输入按键354被初次操作，它被编程以将深度测定设备100调归零位。输入按键354下次被操作，设备100将进行深度测量。输入按键354的操作可以通过由其它菜单按键选择不同的操作来改变；

·菜单按键356，它允许像配置蓝牙通讯这样的导航选项；

·左功能按键358，它是可软件限定的特殊功能按键，可被用作捷径按键。例如，左功能按键可被构造成传输深度读数；

·右功能按键360，它可以是像左功能按键358那样的可配置的捷径按键；

·第一特殊功能按键362。这例如可以被用于上翻浏览菜单项；

·第二特殊功能按键364。这例如可以被用于下翻浏览菜单项；

·电源按键366，用于切换接通和关断深度测定设备100。

下主壳体304装有两个释放按键344、346，它们在主体组件102组装好并已安装到筒盒组件104时可被使用者操作来使筒盒组件104脱离主体组件102。释放按键344、346弹簧安装在主体组件102内并且均包括用于与在筒盒组件104上的对应的扣爪410接合的孔368。

深度测定设备100由(下述)电源供电，该电源通过电源连接器340连接至主体控制器338。如图3B所示，当主体组件102被组装时，电源连接器340可经过下主壳体304来接近，以允许连接到电源上。

转向图4A和4B，将描述深度测定设备100的筒盒组件104。筒盒组件104包括上筒盒外壳402和下筒盒外壳404，它们在这里也是由坚固的塑料材料如聚碳酸酯/聚碳酸酯掺混物注射模制而成的。当组装时，上筒盒外壳402通过多个螺丝406被拧入下筒盒外壳404中，这些螺丝穿过在下筒盒外壳404内的多个孔407(某些被遮住)并且位于在上筒盒外壳402内的互补安设的内孔(被遮住)中。

上筒盒外壳402包括一对扣爪410，它们具有倾斜表面412和凸肩414。扣爪410的形状允许其与下主壳体304中的释放按键344、346相接合。扣爪410和释放按键344、346允许上筒盒外壳402(因而在组装好时，允许筒盒组件104)可分离地连接到主体组件102上。

在上筒盒外壳和下筒盒外壳402、404之间，筒盒组件104中装有筒盒组件控制器422(它在深度测定设备100组装好时通过筒盒控制通讯开口420连接到主体控制器338)、卷轴424和传感器组423(在这里是编码器轮组件)。

筒盒卷轴424由上卷轴件464和下卷轴件425构成，它们通过多个螺丝紧固在一起，这些螺丝穿过在下卷轴件425内的多个孔且拧入在上卷轴件464内的互补安设的内孔(大部分被遮住)中。在组装时，卷轴424落座在片簧428上，片簧被螺钉固定在下筒盒外壳404上。当筒盒外壳104被固定到主壳体102上时，花键轴330(如将会如曾提起的那样被固定到步进电动机322的轴326上)与齿468相啮合，所述齿设置在卷轴468的下半部的主轴425内，允许步进电动机322控制卷轴424的转动。

在本实施例中(并且当筒盒组件104安装到主体组件102上时)，主体组件驱动花键轴330接合筒盒卷轴齿468并直接驱动卷轴424。这种直接驱动机构相对高效安静，在某些情况下比齿轮传动系统不易脏污和损坏。但如果需要，驱动花键轴330和筒盒卷轴468的连接机构可以具有齿轮机构。

卷轴件464的上侧形成有凸肋427，它们既用于增强在卷轴424转动时的空气流动，也阻止在筒盒组件104与主体组件102分离时的卷轴424转动。

当筒盒组件104与主体组件102接合时，驱动花键轴330啮合卷轴424的齿468，在筒盒组件104内下压卷轴424。片簧428通过此动作被压缩，并且解除了在卷轴424顶面上的凸肋427与上筒盒外壳402内表面的卷轴接合特征(未示出)的相互干涉。这使得卷轴424能在被电动机322驱动时自由转动。在使筒盒组件104脱离开主体组件102时，片簧428将卷轴424向上推抵靠到上筒盒外壳402的内表面。这造成卷轴424上的凸肋427接合在上筒盒外壳402内表面上的卷轴接合特征，其与凸肋427的相互干涉而阻止卷轴424转动。在筒盒组件104脱离主体组件102时阻止卷轴424转动防止了当筒盒组件104正被存放或运送而未连接到主体102时线绳110从筒盒组件104中被不小心放出。

凸肋427也像扇叶那样动作并且如上所述将风吹向主体组件102的底侧。由卷轴424转动产生的气流穿过散热片345的翅片，这帮助主体组件102(和装于其中的零部件)的冷却。

在本实施例中，传感器组423是一个安装在筒盒组件104内的独立子组件。传感器组423包括编码器轮426、低摩擦衬套457、轴459、磁体462和筒盒控制器422(包括磁性编码器芯片)，它们装在上编码器外壳450和下编码器外壳455之间。作为独立的子组件，传感器组423(负责在设备100使用中测量被放出/收回的线绳长度)可以与筒盒组件102的其余部分分开地被组装和测试。使传感器组423作为独立子组件也允许编码器轮426相对于筒盒控制器422的重要对准得以保持，与此同时，允许传感器组423在被插入主单元102时有一定的位移。这帮助主体组件102和筒盒组件104之间的连接。因为传感器组423能在筒盒组件104中移动，所以，在筒盒控制器422上的管脚中的通讯电力接口可以与主单元上的连接器335相接合，不用因为驱动花键轴330和齿468的相对位置而处于受力状态。这使得需补偿的失配最小化，而这又提供了更高的可靠性并更好地保证了编码器轮426和卷轴424的自由运转。

编码器轮426具有被插入其底面中的低摩擦衬套457，这允许编码器轮426在不锈钢轴459上自由转动。轴459被固定到下编码器外壳455中。径向磁化的圆柱形磁体462被装配到编码器轮426的顶面中，编码器轮的转动(当轮426转动时)通过安装在筒盒控制器422上的磁编码器芯片来监视。磁体462对准筒盒控制器422上的编码器芯片是重要的。为了促成这种对准，筒盒控制器422可靠地就位在编码器组件423的上编码器外壳450内。上编码器外壳和下编码器外壳450、455通过多个螺丝紧固在一起，这些螺丝穿过下编码器外壳455内的多个孔(被遮住)并且拧入上编码器外壳450上的互补的内孔中。上编码器外壳450也包括导套420用于允许在筒盒控制器422上的连接管脚与在主体组件102上的主连接器335容易接合。

在使用中(并且在本实施例中)，卷轴424携带有一段线绳110，其缠绕在卷轴424的主轴425上并被用于测量井深(或所感兴趣的地形的深度/高度)。线绳110可由各种不同的材料制成，但是优选地，所用的材料提供具有高强度、低重量和最小记忆效果的低拉伸性线绳。聚乙烯、超高分子重聚乙烯、尼龙或类似塑料的编织线绳是合适的，虽然也可采用单长丝线绳，假如它们显示出足够高的强度和抗拉伸性能。

在使用中，步进电动机322通过主体控制器338被操作以使卷轴424转动以便放出和收回线绳110。步进电动机322具有制动力矩，其对卷轴424提供自然制动并阻止线绳110和配重112不希望地或不受控地被放出，无论步进电动机322是否被通电。这在线绳110正被放出以进行测量时是有用的，因为线绳110、浮标114和配重112没有自由下落，而是被电动机322驱动。

此外，主体控制器338能操作步进电动机322来主动制动卷轴424(进而线绳110的运动)。这产生了针对卷轴的稳定锁定，卷轴可被很快速动态地接合。卷轴424的锁定允许深度测定设备100的使用者能移动深度测定设备100，而线绳110没有打滑。如果使用者希望在线绳110伸展时降下或以其它方式操作导杆108以感测伸展线绳的位置或调节导杆108在被测井内的位置时，这可能是有用的。卷轴424通过被通电的步进电动机322被锁定在固定位置上。

如图7所示，线绳110从卷轴424经过编码器轮426移动到导杆组件108的内嘴口604，并且移动穿过导杆组件108而离开筒盒组件104。线绳110缠绕编码器轮426。如上所述，编码器轮426可转动地安装在筒盒组件104内，并且当线绳110处于拉力时，线绳运动导致编码器轮426和磁体462的转动。磁体462径向磁化(与轴向磁化相反)，从而筒盒控制器422(通过磁性编码器芯片)检测由磁体转动所造成的变化的磁场以识别编码器轮426的运动。通过计数编码器轮426的转动圈数或几分之一圈，可以计算出被放出(收回)的线绳长度。

测量编码器轮426的转动并计数转动圈数的替代手段当然是可行的。例如基于光电二极管的编码器是可用的。但是，磁编码器系统的使用是有利的，因为它比基于光电二极管的编码器更耐灰尘和湿气。磁编码器组件也可以允许更简单的制造和组装。

关于编码器轮426的运动和转数的信息被传输给主体控制器338，它因为编码器轮426的直径是已知的而允许计算出被放出和/或收回的线绳长度。或者，筒盒控制器422本身可以被构造成计算被放出/收回的线绳长度并将该线绳长度通知主体控制器338。

涉及筒盒104的校准和磨损开裂的信息也可以通过筒盒控制器422(存在筒盒104内的存储器中并传输给主体控制器338)或主体控制器338来保存。此信息例如可以包括筒盒识别码(以独特标识筒盒)、筒盒生产日期、筒盒已用时间长短、已放出的线绳累积长度和编码器轮426的转动圈数。此信息可被用于通知深度测定设备100的使用者(通过显示器336或替代的输出机构)需要维护筒盒104或者筒盒104接近报废并应该更换。校准数据可以包括用于所用的特定编码器和轮的毫米/脉冲校准值的系数。这允许使用不同类型的卷轴和编码器轮，而不必改变主体组件102的操作软件。

如上所述，如此布置编码器轮426，它只在线绳110正在移动并被绷紧到轮426上时(即当配重112还未落位到坚硬表面上时)转动。因此，如果主体控制器338正在操控步进电动机322以转动卷轴424，但检测到编码器轮426没有运动或几乎没有运动，则主体控制器338(或在替代实施例中是筒盒控制器422)将此理解为配重112已经落位到表面(例如被测井的底面)并且不应释放/放出进一步的线绳110的情况。主体控制器338随后如上所述地主动快速制动卷轴424。这有助于阻止在已经触底后放出多余的线绳110并且显著减小线绳110卷得过紧或聚团的可能性。如将会认识到地，在本实施例中的卷轴424锁定不需要关于线绳位置的任何反馈信息就实现了。可以使用替代的电动机类型，但是关于线绳位置的反馈信息可能是必需的，该信息又可能需要闭环控制。或者，可以采用机械制动机构，虽然这些替代方式可能更复杂和昂贵。

通过监视编码器转动方向并对照电动机转动方向来检查该方向，该装置也能检测线绳环套，它将会在线绳原本是要被放出时造成线绳被拉入筒盒组件104中，或者反之。如果线绳110在卷轴424中缠结时，这例如可能发生。

上筒盒外壳和下筒盒外壳402、404也分别配设有上导杆开口和下导杆开口434和436。在组装状态下，导杆组件108通过在筒盒组件104内的上导杆开口和下导杆开口434、436之间被夹紧而被固定在筒盒组件104内。在替代实施例中，导杆108可以被可分离地安装到筒盒组件上，例如通过螺纹口和在筒盒外壳内的互补开口。

如此布置具有卷轴424和编码器轮426的筒盒104，线绳110能断裂或被切断，没有必要使筒盒104变得不能用。例如如果缠结没有发生在线绳110中(超过导杆端)，或者如果线绳110的一部分磨断或被切断，可通过将配重112(或新配重，如果原配重无法取回)和浮标组件114(如果需要)重接到线绳110的新端头并将深度测定设备100复零位(通过上述的使用者控制按键)来继续工作。例如卷轴424可以配备150米线绳，但被测的平均高度/深度可以只为30米。即便切除掉30米线绳，还是能使用筒盒104(当然假定所需的最长测量情况不超过余下线绳的长度)。

图5A提供了适合与深度测定设备100连用的电源组件106的透视图。电源组件106包括便携电池组502，它装有一个或多个电池504。在一个实施例中，电池可以是NiMh可充电电池，但是如果需要，可以采用其它类型电池，例如用于较高负载的密封铅酸电池。电源组件106也包括连接器506，其通过延长件/导线508电连接至电池504。在图5A的实施例中，电源组件106也装配有夹子510和512，它们(如图1和图2所示)夹入互补的夹子116和118中，该互补的夹子分别固定在束带120、122上，束带连接至主体组件102(通过前接合点318、320和板321)。当夹固在一起时，电源组件106(和束带120和122)形成肩带124(最容易在图1中看到)，其给设备100的使用者提供肩背设备100重量并减轻手持负荷的手段。当深度测定设备100被组装时，电源组件106通过使连接器506与主体组件102的电源连接器340连接被连接到主体102。

图5B提供也适合与深度测定设备100连用的替代电源组件520的分解透视图。电源组件520是便携电池组，其包括被紧固在一起以容纳一个或多个电池526的上壳和下壳522、524。上壳和下壳522、524以防水形态中被密封起来，以允许在严酷环境中使用。电源组件520也包括连接器528，其通过延长件530电连接到电池526上。像利用图5A所示的电源那样，当组装深度测定设备100时，电源组件520通过使连接器528与主体组件102的电源连接器340相连而与主体102连接。

在替代实施例中，可以设置适配接头以允许深度测定设备100连接至替代的电源例如干线供电输出或车辆电力输出(例如点烟器接头)。适配接头可以连接至主体组件102内的电源连接器340或者连接至设置在深度测定设备100中的替代输入。

图6提供本实施例的导杆组件108的透视图。以下参照图8和图9描述替代的导杆组件802和850。

图6的导杆组件108包括细长柔性的杆体602，它在内嘴口604(就深度测定设备100处于组装状态而言，嘴口604在筒盒组件内侧)和远侧嘴口606之间延伸。杆体602是加强套，线绳可穿过它被放出和收回。

导杆108的杆体602由被套筒610覆盖的相对宽的节距螺旋弹簧608构成。在此特定实施例中，套筒610是尼龙编制套，弹簧的直径为12毫米，弹簧的节距为7.5毫米。弹簧608的长度可以根据深度测定设备100的既定用途而改变，但对用于测定井深以便钻孔和爆破作业，两米的长度可能是适合的。在每个嘴口604、606中有导杆108插入件，它也用于将导杆108的弹簧608和套筒610保持在一起。远侧嘴口606在唇上方具有半径614和尽可能大的直径以允许线绳110在嘴口606的上方顺利经过。试验表明，这有助于尽量减小在线绳110被放出/收回时的阻力。

导杆的杆体602(例如套筒610)配备有一个或多个标记612。通过使标记612对准被测地形的边缘，可以确定安放于边缘(如在井内)上方的导杆108的长度，能够允许使用者在一系列测量中保持位于边缘上方的一段相对固定的导杆108长度并允许深度测定设备100在每次使用时被正确复零位。标记612可以被印刷或通过其它方式标明在套筒610上。

导杆组件108的杆体602的弹簧和套筒构造保证了在导杆组件108和主体组件/筒盒组件102、104之间的相对移动。这允许杆体602被如此操纵，即该远端可安置在期望的位置上(井口或建筑物/悬崖等的边缘)。本实施例的导杆108的柔性性质是这样的，线绳110大体上平行于导杆的杆体602侧面地离开导杆108(经过远侧嘴口606)。这有助于减小线绳110在收回过程中纠结缠绕在导杆108上的可能性。

在收回过程中，导杆108的相对移动性允许由线绳收回所产生的力被吸收/阻尼，这减小了线绳110、浮标组件114(如果使用的话)和配重12在其离开井时脱离控制的潜在可能性。为进一步帮助减小线绳110/配重112/浮标组件114脱离控制的可能性，在导杆的杆体上的标记612允许使用者保证某段导杆108位于被测地形的边缘下方。

覆盖弹簧608的套筒610带来许多优点，包括：

·防止(或者至少减小可能性)操作者手指接触到线绳110。这是一个安全特征，因为线绳可能在相当快速地移动；

·防止(或至少减小可能性)操作者手指被夹在弹簧608圈之间；

·防止(或至少减小可能性)弹簧608在弹簧圈套在一起时自身纠缠；

·允许水和细小灰尘离开导杆组件；

·防止(或至少减小可能性)石头和尖锐凸起穿透弹簧圈并防止在线绳经过导杆组件时损坏线绳。

当线绳110和配重112(以及浮标组件114，如果采用了的话)被收回时，弹簧608圈提供了例如与采用平壁管或类似件时的表面面积相比缩小的表面面积。通过减少接触线绳110的表面面积，提供了相对高效的驱动系统。此外，当线绳110穿过弹簧608时，线绳110接触弹簧608的边缘，造成线绳110颤动。这种颤动导致自清洁作用，用于在线绳被收回时从线绳110上晃掉和/或擦掉污垢、泥巴和其它外来物质，减少这样的被带入筒盒组件104中的外来物质，由此延长筒盒组件104的使用寿命。脱离线绳110的污垢等可以从导杆108的远侧嘴口606掉出，或是如果具有足够小的颗粒尺寸，则穿过弹簧608的节距从套筒610掉出，套筒可以是多孔的以允许这样做。

导杆108的柔性允许导杆容易卷曲/卷起至相对紧凑的尺寸以存放和/或运输。因为弹簧608不具有记忆，所以它将不会保持在卷起时产生的弯曲或扭结。在一小段上(相对于其整个长度)，弹簧608是相对刚性的并且自然处于笔直取向。但在一大段上，弹簧608是柔顺的并且大致贴合其所覆盖的表面，例如靠近井口和井边缘的土堆等。这允许导杆108覆在被测地形的表面和边缘上，此时导杆108端基本上是笔直的(竖直的)。

通过设置可相对于深度测定设备100的筒盒/主体运动的导杆108，使深度测定设备100的使用者具有在测量过程中的对线绳110的触觉敏感性。这种敏感性是重要的，因为它允许使用者感觉到线绳110、浮标组件112和配重112是否已经下降到穿过水或泥巴(或类似物)，使用者此刻能够停止电动机工作(通过控制机构)以便测量开始遇到水的深度。这允许使用者如以下将描述的那样测量整个井深以及井中的任何水的深。

柔性导杆108在使用者能相当靠近孔眼边缘站立且能容易保持该远端在孔眼上方的情况下是有效的。在这些情况下，柔性导杆108在提供对触到孔底面的配重的良好感觉同时带来线绳保护和自清洁的好处。

在使用者无法稳定地定位保持导杆组件108的远侧边缘在孔眼边缘上方的情况下，他或她将不得不将柔性导杆组件108的远端扔下孔眼。在此情况下，可能希望使导杆组件108的靠近筒盒组件104的部分是刚性的。这样的刚性部段提供把手以允许使用者简单地将导杆组件108的远端定位在该孔眼的上方。一种提供刚性把手部段的方式例如是通过可拆下的刚性管，它可在柔性的导杆组件108上滑动/就位。这保持了与筒盒组件102无关地移动导杆组件108的能力，同时提供在孔眼的上方简单操纵导杆组件108的远端的手段。通过使用该刚性管或类似件作为把手，线绳110可被降下(例如以感觉是否有水或泥巴)，不用使导杆组件108接触/拖过孔眼/井的边缘。通常希望避免这样的接触是因为它会造成钻孔残渣(即构成井头周围的土堆的碎屑)被撞回到孔眼中，这可能在利用现有的测量技术如简单的带子或类似构件时是很难避免的(如果不是不可能的话)。以下，参照图9A和9B来描述可提供刚性把手的替代手段。

转到图8A-图8C，将描述一种适合与本发明连用的导杆组件802。导杆组件802包括是伸缩杆的主体804。在此例子中，主体804包括四个伸缩部分并且由纤维玻璃制成。主体804是空心的并且像在在先前实施例中那样，深度测定设备800被构造成经过主体804放出和收回携载有线绳配重的线绳110。在图8A中，主体804如图所示处于完全伸出形态，在图8B中，主体804如图所示处于完全回缩形态。伸缩的主体804允许导杆组件802远端和筒盒组件104(主体组件102)之间的距离被调整。换言之，伸缩的主体804允许深度测定设备800的使用者和正被测量的井眼/地形的边缘之间的直线距离被改变。

如图8B所示(该图示出处于缩回形态的导杆组件802)，导杆组件802的远端配设有防护件806。防护件806在此情况下由塑料制成并且大致为球形。设置防护件806是为了减小在用导杆组件802的远端捅人时的受伤可能。防护件806也阻止线绳110在线绳(携载有线绳配重)被收回时缠绕在导杆组件802的远端上。当然可以设置其它形状的防护件806。

防护件806包括让线绳110穿过的通道并且配备有衬套(未示出)，该衬套有助于引导线绳110穿过该杆并减小线绳110和主体804的内表面之间的摩擦(靠近主体817近端也设置一个附加衬套以进一步引导线绳110和减小摩擦)。

导杆组件802的近端设有接头808。当导杆组件802被装配到筒盒组件104上时，接头808允许导杆组件802在筒盒组件104内转动并提供挠曲点，其允许导杆组件802相对于筒盒组件104(和深度测定设备800的其它组成部分)的角度被调整。接头808所提供的可转动性和可枢转性连同导杆组件802的主体804的伸缩性质一起允许导杆组件802的远端由使用者根据期望来定位(例如在被测的井/地形的边缘处或附近)。

由接头808提供的枢转运动被限制为在大约90°角度范围(如图8A的805所示)的运动，以阻止穿过接头808的线绳110被夹住或者以其它方式受到限制。由接头808提供的转动运动被限制为小于180°(如图8B的807所示)的转动，以防止主体804能够锁定到水平位置(即从筒盒104直接向外延伸)中，该水平位置回对深度测定设备800施以过度的应力并造成损坏。

接头808包括一对壳体810，每个壳体810包括半管状部分812和半球形部分814。每个半球形部分814配设有座816。接头808还包括球组件817，其包括轴818和球820。轴818配设有凸缘822和一对位于轴818的任一侧的凸肩824。球820配设有一对凸耳826。球组件817包括通道819，线绳110在深度测定设备800被组装时穿过该通道。

壳体810和球组件817可以由任何适当的材料例如通过塑料材料如ABS或聚碳酸酯的注射模制来制造。

为了组装导杆组件802，壳体810的半球形部分814被布置成能包围球组件817的球820，此时球820的凸耳826位于壳体810的底座816内。壳体810的半管状部分812随后利用例如适用的胶在导杆组件802主体804内被固定。凸耳826和座816的形状允许导杆组件802主体804相对于球组件817(因而筒盒104)做有限的枢转运动，在这里是在大约90度的角范围转动。这允许深度测定设备800的使用者使导杆组件802主体804在主体804相对于筒盒104为水平的位置和主体804相对于筒盒104悬垂的位置之间枢转。

如上所述，限制主体804的枢转运动范围阻止穿过球组件817的通道819被壳体810的壁堵塞。这又阻止线绳110在接头808内被夹紧。

为了将导杆组件802安装到筒盒组件104上，球组件817的轴818可转动地安装在筒盒组件104的上和下导杆开口434、436之间。在组装状态下，球组件817的轴818可以在上和下导杆筒盒外壳402和404内转动以允许导杆组件802的方向被调整。轴818的转动被凸肩824限制到小于180°，凸肩支承在适当安设在上、下导杆筒盒外壳402和404内的止挡上。如上所述，导杆组件102的转动运动限制阻止主体804能被锁定到水平位置。

通过另一个替代方式并参照图9A和9B，导杆组件850可以配备有近侧的刚性部段852(例如空心管或如果需要可伸长/可压短的部段，类似于在上述导杆组件802中所采用的构件)和远侧的柔性部段854(例如覆盖弹簧型组件，与上述导杆组件108相似)。

在图9A中，近侧的刚性部段852通过球窝接头或类似机构(例如上述的球窝接头808)被直接连接到筒盒组件104。在图9B的实施例中，刚性部段852的近端通过附加的柔性部段856被连接到筒盒组件104，以保证可压短部段相对于筒盒组件104的易操纵性。刚性部段852的远端安装在远侧的柔性部段854上。远侧的柔性部段854是相对短的，有助于保证线绳110在使用中竖直下落地离开线绳所穿过的刚性部段852。这带来了一直保护线绳直到线绳离开设备进入孔眼且与此同时提供在孔眼上方距孔眼较远距离地地操纵导杆组件850的能力的好处。这对于此时使用者难以或很危险地接近孔眼边缘的很深的孔眼是有用的。刚性部段852带来了在要求长导杆时对感觉触及孔底面的配重(和如果有的话浮标组件)的敏感性的好处，因为它防止导杆850在地面上覆盖一大段距离，这将会使感觉到配重变得很困难。

如上所述，在使用中，导杆108的远端就位在井(或其它地形)的边缘上方。这允许线绳110直接降入井中，而不是从边缘上辗过，这种辗过将在下降和收回时损伤和磨坏线绳110。这延长了线绳110的寿命。

如图10A所示，靠近配重112的线绳110端配备有坚硬的塑料套筒902。配重12被如此连接到线绳110，使线绳套结穿过配重内的孔904，随后将线绳110回系到自身上。套筒902随后越过该结，从而抵靠或者落位在配重112附近。有意识地使该结离配重112的顶面有大约60毫米距离，以提供保持塑料套筒902正好就位在配重112上方的阻碍。套筒902保护连接至配重112处的线绳110和绳结，否则它们容易受到磨损碎屑/散开的影响。已发现能延长线绳110的寿命。当线绳110被收回时，套筒902的上端被拉入导杆组件108的远端。当缩回到导杆组件108中后，套筒902的增大的直径/刚性(与线绳110相对)起到除去可能已经集聚在导杆组件108端头内的污垢/泥巴/其它外来物质的作用。这阻止了这样的污垢等集聚并连累设备100的操作。

参见图10A-10C，现在将更详细地描述浮标组件114。浮标组件114在水/泥巴位于被测的井/地形的底面上的环境中是有用的，因此是深度测定设备100的可选配件。

浮标组件114包括大致为柱形的且由坚固的塑料材料(例如聚碳酸酯)制成的主体906。主体906限定出通道908，线绳110穿过该通道并且在此实施例中，主体是空心的并限定出内腔910。浮标114的底部开设有许多孔912(在这里是四个)，它们钻透主体906壁。主体906的上部分配设有泄流孔914(再次钻穿主体906)。

在使用中，当线绳110遇到水，浮标114留在水面上，而配重112继续携带线绳110穿过浮标114并到达水底。在浮标组件114底部内的孔912接受水进入内腔910，这增大了浮标组件114的质量。当允许水进入时，空气被排出内腔910并经过泄流孔914离开内腔910。泄流孔914位于内腔910的最顶部之下，以阻止浮标114完全充满水，这会造成浮标114下沉。

图10C示出其内腔910部分充水916并具有气泡918的浮标114(至泄流孔914的高度)。当如图所示地部分充填水时，浮标114的有效质量相当显著地增大而浮标114没有下沉。当线绳110和配重112被收回时(一旦已测到井底面)，配重112将(在水面高度)碰撞部分充满的浮标114。

配重112在水面处碰撞浮标114给遇水深度提供了清晰指示。

所提供的一种指示呈配重112撞击浮标114所产生的像钟声的响声的形式。此外，一旦配重112已接触浮标114，则因为部分充填的浮标114的重量而存在很明显的线绳112感觉差异。此外，部分充满的浮标114的撞击通常导致步进电动机322停转，这是因为由电动机322高速拖拽的负荷出现相当大的突然变化。这导致步进电动机322驱动中的打滑，造成电动机322停转(产生像滑动离合器那样的行为)。这又造成设备100在它记录下尽管有电力正被提供给电动机322而线绳110没有被收回时关停电动机。

即便步进电动机322未被浮标114的笨重状态所拖累，部分充填的浮标114的重量还是给使用者提供了载荷在水面过渡的清晰感觉。这在使用者试图在水面附近沉下配重112和浮标114时能够容易地被使用者感受到，不用依靠电动机停转、配重112撞击浮标14的声音或配重112/浮标114溅起水花的声音。因此，即便在嘈杂的环境中，例如当重型设备在附近作业时，也能容易检测水面。

一旦配重112接触到浮标114，它们从孔眼中被收回。当浮标114升起时，内腔910中的水经过孔912被反排出，使浮标114的重量回复到其正常重量(相对轻)，这没有不必要地加重电动机322负担。这导致更长的电池寿命和在设备100内的更少的热消散。但是，步进电动机322能够轻松地升起浮标114，即便当浮标在电动机322较低速度下充有水(电动机322只在遇到其提升的负荷发生阶跃变化时打滑/停止)。

在替代实施例中，浮标组件114可以配备有其它组成部件以便执行附加功能。例如在一个实施例中(未示出)，浮标组件114的主体910中装有包括电池供电的微控制器的电路板，该微控制器具有无线通讯能力(例如蓝牙)。电路板监视磁簧开关，磁簧开关位于浮标组件114的底部上，从而它在浮标组件114靠近/接触到配重112(例如当配重112和浮标组件114正被降入井或类似地形中)时被在配重112顶面上的磁体激活。当配重112与浮标组件114分离开时(例如当到达水面时)，磁簧开关断开并且该事件通过浮标114内的微控制器记录并用时戳记载下来。当配重112被升起且最终重新接触浮标组件114时，磁簧开关闭合并且该事件也通过浮标组件114内的微控制器记载和加盖时戳。当浮标组件114和配重112回到井表面，浮标组件114内的电池供电的微控制器与主体组件102内的主体控制器338通讯并提供配重112与浮标组件114脱离和重新接合的时戳。主体控制器338利用这些时戳来确定这些事件发生时的深度。为允许进行这样的计算，当设备100在井头被复零位时，主体控制器338设定一个时戳。此后，主体控制器338被编程以便对线绳110位置的(例如)每10厘米增量就设定一个时戳。此分辨力是可调的。这些时戳存储在主体组件102内的存储器中并且被用于关联来自浮标组件114微控制器的记录事件的深度。这样，当浮标组件114和配重112被回升到表面时，测量可以通过在井内的浮标微控制器来完成并可与深度关联起来。

如将会认识到地，在上述实施例中，水面的深度由浮标114中的微控制器和磁簧开关的开关操作来测定。在这里，浮标114不需要泄流孔914或进水孔/排水孔912。

除了接合点318、320(和板321)外，深度测定设备100可以配备有附加的安装接合点。例如主体102和/或筒盒104可以配备有螺纹孔，以允许深度测定设备100安装至三脚架。或者，可以设置托架(或托架座)以允许深度测定设备100安装在车辆或其它结构上。

如人们将会认识到地，主体控制器338可被构造成提供许多有用功能给深度测定设备100。除显示器336和在贴花纸314上的使用者操作按键外，主体控制器338也可被连接至和/或提供其它的输入/输出选项。例如，主体控制器338可允许与其它设备例如移动电话、PDA、笔记本电脑、台式电脑等、传感器、卫星等无线通讯。该通讯可以借助任何适当的无线通讯协议，例如蓝牙、WiFi、GPRS、红外等。主体控制器338也可以或替代性地允许与这样的其它装置的有线通讯，在有线通讯情况下，深度测定设备100配备有合适的端口(例如USB、USB2、火线、以太网等)，该端口与主体控制器338通讯并允许合适的线缆被插入深度测定设备100。这允许由深度测定设备(DDA)记录下的数据被上载到外部装置以供分析和/或处理。这也允许深度测定设备100的软件/固件被更新。

深度测定设备100也可以被调适/构造用于提供附加功能。通过一个非限定例子，主体102可以配备有与主体控制器338通讯的GPS接收器。主体控制器338于是可以被构造(通过软件、硬件或固件)用于记录下被测地形的实际位置以及相关的测量信息如深度/高度、温度(如下所述)等等。

在上述的实施例中，已经如此设计深度测定设备100，从而筒盒组件104可根据需要被安装至主体102/从主体102拆下。此外，深度测定设备100的高磨损部件(即卷轴424、编码器轮426、线绳10和导杆108)是筒盒组件104的零部件。这允许筒盒组件104在一旦用坏时被更换，不必更换主体102或电源106。这种模块结构也允许提供不同的筒盒组件给不同的应用。例如，不同的筒盒组件可以配备有或长或短的线绳、或长或短的导杆和/或如下所述的不同线绳传感器布置。

此外，也可设置提供附加的和/或专用的功能的筒盒。例如，一种筒盒组件的线绳可以配备包括与主体控制器338(或直接，或通过附加的无线电收发机)通讯的温度传感器和无线发送器的配重和/或浮标组件。这允许在不同的地形高度/地形深度的温度被测量、记录和报告。

附加的替代功能可以包括气压计、图像传感器/摄像机、辐射检测器、加速度计、陀螺仪。来自不同传感器的信息可以像利用温度传感器时那样被无线传输给筒盒(并且从筒盒至主体控制器338)，或者直接至主体控制器338。主体控制器338可被构造用于接收和处理各种传感器测量结果，或是利用原有的固件/软件，或是使用者可以在附加功能变得可以获得时更新固件/软件。

为了使用深度测定设备100，操作人员接近井(或待测地形)，此时配重112收回到导杆108头。操作人员将导杆108头(即远侧嘴口606)投下井并以其参考标记612位于井的上边缘的方式定位导杆108。一般，该设备在此刻通过如上所述地操作输入按键354被复零位(当然在通过电源按键366接通设备100后)。显示器336突显出当前操作并默认在零点启动。在输入按键354被按下以将设备100复零位后，在显示器336上显示的选项自动变至“测量孔眼深度”或类似信息。操作人员随后操作放出按键352，它造成步进电动机322送出线绳110。配重112在步进电动机322的驱赶下拉拽出线绳110。编码器轮426在配重112驱赶下转动。

当配重112碰到井底时，拉力离开了线绳10，这停止了编码器轮426转动。在此刻，控制器338关停步进电动机322。操作人员随后可以选择再次尝试并放出线绳，在此情况下，步进电动机322缓慢直线增速并且编码器轮426在线绳上有拉力的情况下转动。操作人员可以选择在任何时候通过压下收回按键350来收回线绳。

操作人员可以通过抓住导杆108来轻微摇晃线绳110，以便感觉到配重112在井中处于何处。当操作人员满意配重112位于井底面时，输入按键354被按下以记录下井深。如果设备100正与外部装置如PDA通讯，则在此刻传输深度读数。

根据所关注的井以及设备100的构造，显示器336随后可以显示“测量水面”。操作人员随后可以收回线绳到水面并且再次轻晃线绳以找到水面。当他已经发现水面时，输入按键354可被在此按下以记录下水面深度。显示器336随后可以显示“下个孔眼”，这允许操作人员向外部装置指明操作人员现在正在测量另一孔眼。

若未连接到外部装置，则深度测定设备100可以存储带有时戳和(如果是与GPS连用)GPS时戳的深度测量值。它可以随后被下载到计算机或PDA上。

当线绳110正被放出时，控制器338被编程来监视配重112和(如果有)浮标组件114下落速度，做法是监视编码器轮426的转动速度。控制器338对照预期速度来检查该速度，线绳110应该基于控制器338驱动步进电动机322的速度以该预期速度被放出。如果正在放出线绳110的速度小于预期速度，则控制器338作为异常将此记录下来。每次检测到这样的异常，控制器338在软件中使计数器增值。如果在下个监视周期中不存在异常，则计数器被归零。如果检测到超过规定数量的连续异常，则控制器338关停电动机322并向使用者指明出现线绳张力不足。这一般表明配重112已经碰到明显障碍或井底面。

此外，每当检测到异常，控制器338使电动机322略微减速。这种减速逐步降低到最小值。如果配重12和浮标114以低于控制器338的最高速率的速率落下并且没有在预期线绳放出速度中发现异常，则控制器338以微小量使电动机322加速。如果在接近最高速度时没有发现异常，则一直进行这种做法。这种落速自调节在配重12正下落入水或入泥时是有用的，因为它防止控制器338将这种减慢落速误判为井底面，而不是配重112下落穿过更黏稠的物质。这帮助避免井底底面或障碍的误测并使操作人员不必操心不必要地重启系统，同时保证配重以尽量高的速度到达孔底面。

如果设备100配备有附加传感器如无线温度传感器或线绳传感器的另一端，则显示器336将显示允许读数被测量和存储的诸多选项。

上述的设备允许人们感兴趣的地形的高度或深度被精确测量。如将会认识到的那样，术语“精确”是相对的，其中几乎所有的测量都会存在一定程度的误差。因此，提到“精确”测量或测定应该被理解为是指相对高度的精确性。精确性的精度将取决于所用材料和结构精度，但使用以上详述的设备，可以获得±0.5％的误差并且该误差对于爆破作业来说是可接受的。

人们将会理解，在说明书中所披露和限定的发明扩展到由文字或附图描述或显现的其中两个或更多的单独特征的替代组合方式。所有这些不同的组合方式构成本发明的各不同的替代方案。

Claims (36)

1.一种深度测定设备，包括：

用于容纳一段线绳的可转动的卷轴，该线绳的自由端适于容纳配重；

空心细长导杆组件，该线绳通过该空心细长导杆组件被放出和收回；

用于测量通过该空心细长导杆被放出和/或收回的线绳长度的测量机构；和

至少用于通过该空心细长导杆收回该线绳的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的深度测定设备，其中，该空心细长导杆组件包括至少一个空心柔性部段，该空心柔性部段允许该细长导杆组件的远端与该可转动的卷轴无关地被操纵。

3.根据权利要求2所述的深度测定设备，其中，该空心细长导杆组件的空心柔性部段包括弹簧，该线绳通过该弹簧被放出和收回。

4.根据权利要求3所述的深度测定设备，其中，该弹簧被套筒覆盖。

5.根据权利要求2至4之一所述的深度测定设备，其中，所述至少一个空心柔性部段基本上是该空心细长导杆组件的长度。

6.根据权利要求2至4之一所述的深度测定设备，其中，该空心细长导杆组件还包括空心刚性部段，该线绳通过该空心刚性部段被放出和收回，该刚性部段位于所述至少一个空心柔性部段中的至少一个和该可转动的卷轴之间。

7.根据权利要求6所述的深度测定设备，还包括主控制器，并且该测量机构包括传感器组，该传感器组适于向该主控制器发出代表已经被放出和/或收回的线绳长度的信号。

8.根据权利要求7所述的深度测定设备，其中，该主控制器适于控制该驱动机构。

9.根据权利要求7或8所述的深度测定设备，其中，该传感器组包括如此安装的可转动的编码器轮，即当该线绳被放出或者收回时，该线绳的运动造成该编码器轮转动，并且该传感器组被构造成检测该编码器轮的转动。

10.根据权利要求9所述的深度测定设备，其中，如此布置该编码器轮，它只在该线绳在由该配重所提供的拉力下被放出或收回时转动。

11.根据权利要求9或10所述的深度测定设备，其中，该传感器组被构造成计数该编码器轮的转动整圈和几分之一圈之一。

12.根据权利要求9至11之一所述的深度测定设备，其中，该编码器轮上装有随该编码器轮转动的磁体，并且该传感器组通过检测磁场变化来检测该编码器轮的运动。

13.根据权利要求1至12之一所述的深度测定设备，其中，该驱动机构包括用于使该卷轴转动以便通过该空心细长导杆组件放出和收回该线绳的驱动组件。

14.根据权利要求13所述的深度测定设备，其中，该驱动组件是步进电动机。

15.根据权利要求1至14之一所述的深度测定设备，其中，该可转动的卷轴装在筒盒组件内，该空心细长导杆组件被连接到该筒盒组件上。

16.根据权利要求15所述的深度测定设备，其中，该空心细长导杆组件在接头处被安装到该筒盒组件上，该接头允许该空心细长导杆组件相对于该筒盒组件的枢转运动和/或旋转运动。

17.根据权利要求1至16之一所述的深度测定设备，其中，该线绳上装有浮标组件，该浮标组件可相对于该线绳运动。

18.根据权利要求17所述的深度测定设备，其中，该浮标组件适于提供可听见的和/或可触感的反馈以允许水面高度被测定。

19.根据权利要求17或18所述的深度测定设备，其中，该浮标组件包括具有一个或多个进水孔和一个或多个透气孔的空心体，该进水孔和该透气孔允许该空心体部分充填水。

20.根据权利要求17所述的深度测定设备，其中，该浮标组件包括用于检测何时该配重紧邻该浮标组件和何时该配重与该浮标组件分离的浮标传感器。

21.根据权利要求18所述的深度测定设备，其中，该浮标传感器是检测在该配重上磁体的存在的磁簧开关。

22.根据权利要求20或21所述的深度测定设备，其中，该浮标组件记录下何时该配重与该浮标组件分离和何时该配重重新接合该浮标组件的时戳。

23.根据权利要求1至22之一所述的至深度测定设备，其中，该深度测定设备由可分离的电力组件提供电力。

24.一种可分离地安装到驱动控制单元上的筒盒和空心细长导杆组件，该筒盒组件包括：

可转动地安装在该筒盒组件内并适于容纳一段线绳的卷轴，该线绳的自由端适于装有配重；

适于可分离地连接到该驱动控制单元的驱动组件上的驱动连接机构，该驱动组件用于驱动该卷轴以便通过该空心细长导管放出和收回该线绳。

25.根据权利要求24的筒盒和空心细长导杆组件，其中，该空心细长导杆组件包括至少一个空心柔性部段，该空心柔性部段允许该细长导杆组件的远端与该筒盒无关地被操纵。

26.根据权利要求25所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，该空心细长导杆组件的空心柔性部段包括弹簧，该线绳通过该弹簧被放出和收回。

27.根据权利要求26所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，该弹簧被套筒覆盖。

28.根据权利要求24至27之一所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，所述至少一个空心柔性部段基本上是该空心细长导杆组件的长度。

29.根据权利要求24至27之一所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，该空心细长导杆组件还包括空心刚性部段，该线绳通过该空心刚性部段被放出和收回，该刚性部段位于所述至少一个空心柔性部段中的至少一个和该筒盒之间。

30.根据权利要求24至29之一所述的筒盒和空心细长导杆组件，还包括用于测量通过该空心细长导杆组件被放出和/或收回的线绳长度的传感器组。

31.根据权利要求30所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，该传感器组适于传输代表已经被放出和/或收回的线绳长度的信号。

32.根据权利要求30或31所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，该传感器组包括如此安装的可转动的编码器轮，即当该线绳被放出或收回时，该线绳的运动造成该编码器轮转动，并且该传感器组被构造成检测该编码器轮的转动。

33.根据权利要求32所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，如此布置该编码器轮，它只在该线绳在由该配重提供的拉力下被放出或收回时转动。

34.根据权利要求32或33所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，该传感器组被构造成计数该编码器轮的转动整圈和几分之一圈之一。

35.根据权利要求32至34之一所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，该编码器轮上装有伴随编码器轮转动的该磁体，并且该传感器组通过检测磁场变化来检测该编码器轮的运动。

36.根据权利要求24至35之一所述的筒盒和空心细长导杆组件，其中，该线绳上装有浮标组件，该浮标组件可相对于该线绳运动。

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