CN1030583C - 一种高精度钻孔测斜仪 - Google Patents

Abstract

一种高精度钻孔测斜仪，是一种用于地质、矿山、建筑、勘察等行业测量钻孔倾斜度的仪器。由监示器、控制器、绞车、滑轮、探头及读数板组成。电子靶面扫描电路通过放大，由视频电缆输送到监示器上，即将孔下反映孔斜顶角的气泡圈数和反映孔斜方位角的指南针通过光——电——光转换，准确地显示到地面的监示器屏幕上，从而可直接读出顶角和方位角的数值，极大地提高了测斜精度(顶角误差±10秒)。操作简便，一目了然，并可连续观测。

Description

本发明属于测试仪器，具体地说是一种用于地质、矿山、建筑、勘察等行业测量钻孔倾斜度的仪器。

现有钻孔测斜仪种类繁多，仅据部分资料报道，国内就有19种，国外有44种。尽管它们结构各不相同，但其工作原理主要为两类，一是利用液面水平原理，即利用氢氟酸对玻璃管具有腐蚀作用的特性制作倾斜探头（见附图1），此法虽然简单，但精度低。二是重锤原理，当探头随钻孔倾斜时，依据悬锤轴线与仪器轴线的夹角确定顶角（见附图2），此法测量顶角误差一般在±30分。国外44种测斜仪均属此原理。现有的各种测斜仪仅是在二次仪表使用上做了改进工作，如使用数码显示、微机处理等，很难继续提高测斜精度，不能满足冷冻孔、竖井、波速垮孔法等精度要求高的钻孔的测斜需要。

本发明的目的是提供一种高精度钻孔测斜仪。

本发明是利用气体永远轻于液体的原理，用玻璃制作一个带有一定弧面、且内冲有透明液体的扁园形溶器（作为水准泡），并在玻璃溶器内预留一个供形成气泡的小空间。由于气泡总是位于最高点，气泡中心点垂线与水准泡中心点的垂线的夹角即为测斜顶角（见附图3）。

本发明由监示器、控制器、绞车、滑轮、探头及读数板组成。

本发明可按下述方式实现：

监示器1通过视频电缆2的视频插头3与控制器4的视频插座5连接，控制器4通过视频插座6和视频电缆7的视频插头8与探头9连接，绞车1 0通过标有显示深度刻度的钢丝绳11和滑轮12与探头9上端的提环13连接，探头9内部从上至下依次装有两个使探头9处于钻孔中间位置的导正胶圈15、16，固定输出电缆17的夹头18和压芯19，防止水进入探头9的压环20、胶封水圈21、两个O形圈22、23和用于压紧O形圈22、23的上、下堵24、25及顶紧下堵25的压封接手26，联接视频电缆7的航空插头27、插座28及固定架29，四个用于安装扫描电路板30和视放电路板31的前后架32、33、34、35，两个电路板引线的接线头36、37及六个用于固定各部件的螺丝38、39、40、41、42、43，三个用于对由视频电缆7进入的电压进行稳压的电压稳压器44、45、46，两根电路联通线的引线47、48和原件板49，用于固定摄象管50和偏转系统51的框架52及架座53，装有镜头54的镜头座55及镜头架56和连接摄象管50靶面与镜头座55的套环57以及信号筒58，用于指示倾斜方位角（0°～360°）的指南针59及固定指南针59的轴60和底座61，用于测量顶角（0°～20°）的水准泡62和气泡63及两个使水准泡62不变位的胶皮垫圈64、65和铜平垫圈66，调整水准泡62的气泡63到监示器1中心点的调平螺丝67，调平底盘68和光源69。读数板70由N-S指示线71、读数指针72和刻度73构成。

由于本发明采用了电视摄象-显象技术，电子靶面扫描电路通过放大，由视频电缆输送到监示器上，即将孔下反映斜顶角的气泡圈数和反映孔斜方位角的指南针通过光-电-光转换，准确地显示到地面监示器的屏幕上，从而可直接读出顶角和方位角的数值，通过计算得到钻孔斜度位移量X和Y，通过作图绘出钻孔斜度与深度X-h和 Y-h曲线图，或将已编好的程序输入计算机中，一次完成计算和绘图，得出X-h和Y-h曲线图，即可精确地测出钻孔在地下的空间位置。

本发明极大地提高了测斜精度，顶角误差一般为±10秒，操作简便，一目了然，并可连续观测。

附图1是液面水平原理图。

附图2是重锤原理图。

附图3是气泡原理图。

附图4是本发明的工作原理框图。

附图5是本发明的工作状态图。

附图6是本发明探头9的内部结构示意图。

附图7是本发明探头9的水准泡部分放大图。

附图8是本发明读数板70的结构示意图。

下面结合附图进一步说明实施例：

监示器1为14吋，视频电缆2和7为75Ω，视频插头3和视频插座5均为单芯，视频插座6和视频插头8及航空插头27均为五芯，钢丝绳11、导正胶圈15和16、压芯19、压环20、胶封水圈21、O形圈22和23的尺寸分别为Φ3mm，内Φ52mm、内Φ6.5mm、内Φ7mm、内Φ6mm、内Φ45mm，外壳14采用Φ56mm、长1160mm的不锈钢管制造，上、下堵24和25及前后架32、33、34和35均为铜制镀铬，压封接手26、框架52、架座53、镜头座55、镜头架56、套环57、铜平垫圈66及调平底盘68均为黄铜制镀铬，摄象管50为2/3吋，底座61、水准泡62和读数板70分别采用有机玻璃、玻璃和透明有机玻璃制造，调平螺丝67采用黄铜制造， 光源69为四芯、Φ5mm，刻度73的最小刻度为1°，按前述方式组装各部件即成为本发明，其中控制器4输送电源给探头9，并按收探头9的视频信号给监示器1。

参见附图1，A-A′为液面，B-B′为仪器轴线垂直面，α为夹角。

参见附图2，A-A′为悬锤轴线、B-B′为仪器轴线、α为夹角。

参见附图3，A-A′为水准泡中心点垂线、B-B′为气泡中心点垂线，α为夹角。

使用时可按下列步骤操作。

1.将探头9的视频电缆7的五芯视频插头8与控制器4的五芯视频插座6连接。

2.将控制器4的单芯视频插座5通过视频电缆2的单芯视频插头3与监示器1连接。

3.分别将监示器1和控制器4接通220伏电源。

4.调整调平螺丝67，使气泡63严格处于监示器1的中心点。

5.先开监示器1电源，再开探头9电源，严格按照钢丝绳11所标出的深度刻度进行逐点测试。

6.将读数板70上的N-S指示线与探头9内的指南针59抽影到监示器1上的N-S线重合，读数指针72对准气泡63的中心线，夹角即为方位角，其读数为刻度73标出的数值。

7.顶角角度值读取气泡63的圈数，如气泡有4圈，精度为50′时，则每圈之间为50′，顶角＝圈数×气泡精度。例如：

读数为2.5圈，气泡的精度为50′时，项角＝2.5×50′＝125′＝2°5′。

Claims (3)

1、一种高精度钻孔测斜仪，监示器(1)通过视频电缆(2)的视频插头(3)与控制器(4)的视频插座(5)连接，控制器(4)通过视频插座(6)和视频电缆(7)的视频插头(8)与探头(9)连接，绞车(10)通过标有显示深度刻度的钢丝绳(11)和滑轮(12)与探头(9)上端的提环(13)连接，其特征是探头(9)内部从上至下依次装有两个使探头(9)处于钻孔中间位置的导正胶圈(15)、(16)、固定输出电缆(17)的夹头(18)和压芯(19)，防止水进入探头(9)的压环(20)、胶封水圈(21)、两个O形圈(22)、(23)和用于压紧O形圈(22)、(23)的上、下堵(24)、(25)及顶紧下堵(25)的压封接手(26)，联接视频电缆(7)的航空插头(27)、插座(28)及固定架(29)，四个用于安装扫描电路板(30)和视放电路板(31)的前后架(32)、(33)、(34)、(35)，两个电路板引线的接线头(36)、(37)及六个用于固定各部件的螺丝(38)、(39)、(40)、(41)、(42)、(43)，三个用于对由视频电缆(7)进入的电压进行稳压的电压稳压器(44)、(45)、(46)，两根电路联通线的引线(47)、(48)和原件板(49)，用于固定摄象管(50)和偏转系统(51)的框架(52)及架座(53)，装有镜头(54)的镜头座(55)及镜头架(56)和连接摄象管(50)靶面与镜头座(55)的套环(57)以及信号筒(58)，用于指示倾斜方位角(0°～360°)的指南针(59)及固定指南针(59)的轴(60)和底座(61)，用于测量顶角(0°～20°)的水准泡(62)和气泡(63)及两个使水准泡(62)不变位的胶皮垫圈(64)、(65)和铜平垫圈(66)，调整水准泡(62)的气泡(63)到监示器(1)中心点的调平螺丝(67)、调平底盘(68)和光源(69)。

2、一种按权利要求1所述的高精度钻孔测斜仪，其特征是读数板（70）由N-S指示线（71）、读数指针（72）和刻度（73）构成。

3、一种按权利要求1或2所述的高精度钻孔测斜仪，其特征是探头（9）的外壳（14）采用不锈钢材料制作，读数板（70）采用透明材料制作。

Images