CN103149862B - 声发射自动监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种声发射自动监测方法及装置，适用于矿井或隧道岩层破裂信号的监测。装置由声发射传感器、前置放大器、带通滤波器，AD转换器、单片机、通信电路、垂直旋转伸缩杆、横向旋转伸缩杆，驱动电机、电机控制电路和绕线转盘构成。通过电机控制电路控制驱动电机，使垂直旋转伸缩杆和横向旋转伸缩伸长，安装在伸缩杆端的声发射传感器紧贴监测岩壁，声发射传感器的引线通过伸缩杆空心绕在绕线转盘上，末端输入至前置放大器的输入端，前置放大器的输出接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出接AD转换器的输入端，AD转换器的输出接单片机的输入端，单片机的输出接通信电路的输入端，将声发射采集信号通过无线方式传输至监测基站，实现声发射信号的自动监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动监测方法及装置，尤其适用于矿井或隧道岩层破裂信号的监测使用的声发射自动监测方法及装置。
背景技术
目前声发射接收开始用于矿井煤岩和隧道岩层破裂的监测，以实现对冲击地压、突水灾害的监测预警。但是，声发射传感器要探测煤岩和岩层破裂产生的高频声发射信号，必须紧贴煤岩和岩石，这给实际应用带来了困难。目前常用的方法有两种，一种是将声发射传感器安装在空心钢管中，通过钻孔，将空心钢管插入煤岩和岩石中；另一种方法是通过粘胶将声发射传感器粘在煤岩和岩石上；这两种方法都不理想，前者不仅操作麻烦，而且插入钻孔的声发射传感器也不能保证紧贴煤岩或岩石；后者往往由于煤岩和岩石表面渗水的影响，难以将传感器粘固，即使粘固，也会由于粘胶的隔离，影响传感器接收的灵敏度。再者，以上两种监测方法都不能实现自动监测。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种方法简单、灵敏度高、能够自动完成声发射传感器监测的方法和装置，
技术方案：本发明的声发射自动监测方法及装置，包括单片机，单片机的输入端分别连接有A/D转换器和通信电路，A/D转换器的输入端上分别连接有多个声发射检测电路，所述单片机的输出端连接有多个伸缩装置，所述的多个声发射检测电路包括多个顺序相连接的声发射传感器、前置放大器和带通滤波器，所述的多个伸缩装置包括多个顺序相连接的电机控制电路和驱动电机，每个驱动电机上连有一个旋转伸缩杆，旋转伸缩杆的尾端设有绕线转盘，绕线转盘内设有声发射传感器的连接线，所述的每个声发射传感器均紧贴在旋转伸缩杆的顶端，声发射传感器感应面朝外，连接线通过旋转伸缩杆与声发射传感器相连接，通过前置放大器接收声发射传感器的信号。
所述的多个伸缩装置为三个，其中一个伸缩装置垂直设置，另外两个水平左右朝向设置；所述的驱动电机为减速直流电机；所述的通信电路包括无线通信和有线通信电路，无线通信用于将声发射监测信号传输至地面接收基站，有线通信用于监测装置与移动载体控制电路的通信。
一种声发射自动监测方法，步骤为：将监测装置设置在掘进机上，在掘进机停止移动，开始断面截割时候，监测装置启动，监测装置的单片机通过电机控制电路控制驱动电机工作，绕线转盘转动，同时使垂直设置和水平左右朝向设置的多个旋转伸缩杆伸展，当电机控制电路内的电机驱动电流的检测输出电路判断旋转伸缩杆触顶时，旋转伸缩杆停止伸展，使安装在旋转伸缩杆顶端的声发射传感器紧贴监测岩壁，多个声发射传感器开始工作，并将检测到的信息通过前置放大器、带通滤波器发送到A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出将检测信息发送给单片机，单片机将检测信息通过通信电路发送给监测基站，当掘进机完成一个断面截割后，单片机通过电机控制电路控制驱动电机使垂直设置和水平左右朝向设置的旋转伸缩杆收缩，收缩结束后，掘进机继续前进。
有益效果：本发明使用螺旋伸缩杆将声发射传感器，贴近巷道墙壁不仅较好的地解决了声发射传感器紧贴监测煤岩和岩石的难题，而且可以配合掘进机移动能够自动向前探测，对掘进工作面前方的冲击地压和突水灾害预警提供重要的判断依据。
附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明装置中横向旋转伸缩杆的结构示意图；
图3是本发明装置中垂直旋转伸缩杆的结构示意图；
图4是本发明的装置在掘进机上工作的示意图。
图中，1声发射传感器；2前置放大器；3带通滤波器；4、A/D转换器；5、单片机；6、通信电路；7、电机控制电路；8、驱动电机；9、旋转伸缩杆；10、绕线转盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
如图1所示，本发明的声发射自动监测方法及装置，它包括单片机5，单片机5的输入端分别连接有A/D转换器4和通信电路6，所述的通信电路包括无线通信和有线通信电路，无线通信用于将声发射监测信号传输至地面接收基站，有线通信用于监测装置与移动载体控制电路的通信，A/D转换器4的输入端上分别连接有多个声发射检测电路，所述单片机5的输出端连接有多个伸缩装置，所述的多个伸缩装置为三个，其中一个伸缩装置垂直设置，另外两个水平左右朝向设置，所述的多个声发射检测电路包括多个顺序相连接的声发射传感器1、前置放大器2和带通滤波器3，所述的多个伸缩装置包括多个顺序相连接的电机控制电路7和驱动电机8，所述的驱动电机为减速直流电机，每个驱动电机8上连有一个旋转伸缩杆9，所述电机控制电路7内设有电机驱动电流的检测输出电路，电机驱动电流的检测输出电路可以判断电机驱动的旋转伸缩杆9是否已经解除墙壁，旋转伸缩杆9的尾端设有绕线转盘10，绕线转盘10内设有声发射传感器1的连接线，所述的绕线转盘绕10有声发射传感器1的信号线，具有弹性回转功能，当横向旋转伸缩杆9和垂直旋转伸缩杆9伸长时，绕线转盘10的旋转起到自动放线的功能，当横向旋转伸缩杆9和垂直旋转伸缩杆9收缩时，绕线转盘10通过弹性回转，自动将传感器的信号线绕回；所述的每个声发射传感器1均紧贴在旋转伸缩杆9的顶端，声发射传感器1感应面朝外，连接线通过旋转伸缩杆9与声发射传感器1相连接，通过前置放大器2接收声发射传感器1的信号。
使用上述装置的声发射自动监测方法：将监测装置设置在掘进机上，在掘进机停止移动，开始断面截割时候，监测装置启动，监测装置的单片机5通过电机控制电路7控制驱动电机工作，绕线转盘10转动，同时使垂直设置和水平左右朝向设置的三个旋转伸缩杆9伸展，当电机控制电路7内的电机驱动电流的检测输出电路判断旋转伸缩杆9触顶时，旋转伸缩杆9停止伸展，使安装在旋转伸缩杆9顶端的声发射传感器1紧贴监测岩壁，所有声发射传感器1开始工作，并将检测到的信息通过前置放大器2、带通滤波器3发送到A/D转换器4的输入端，A/D转换器4的输出将检测信息发送给单片机5，单片机5将检测信息通过通信电路6发送给监测基站，当掘进机完成一个断面截割后，单片机5通过电机控制电路7控制驱动电机8使垂直设置和水平左右朝向设置的旋转伸缩杆9收缩，收缩结束后，掘进机继续前进。
Claims (5)
1.一种声发射自动监测装置，它包括单片机（5），单片机（5）的输入端分别连接有A/D转换器（4）和通信电路（6），A/D转换器（4）的输入端上分别连接有多个声发射检测电路，其特征在于：将监测装置设置在掘进机上，所述单片机（5）的输出端连接有多个伸缩装置，所述的多个声发射检测电路包括多个顺序相连接的声发射传感器（1）、前置放大器（2）和带通滤波器（3），所述的多个伸缩装置包括多个顺序相连接的电机控制电路（7）和驱动电机（8），每个驱动电机（8）上连有一个旋转伸缩杆（9），旋转伸缩杆（9）的尾端设有绕线转盘（10），绕线转盘（10）内设有声发射传感器（1）的连接线，所述的每个声发射传感器（1）均紧贴在旋转伸缩杆（9）的顶端，声发射传感器（1）感应面朝外，连接线通过旋转伸缩杆（9）与声发射传感器（1）相连接，通过前置放大器（2）接收声发射传感器（1）的信号。
2. 根据权利要求1所述的声发射自动监测装置，其特征在于：所述的多个伸缩装置为三个，其中一个伸缩装置垂直设置，另外两个水平左右朝向设置。
3. 根据权利要求1所述的声发射自动监测装置，其特征在于：所述的驱动电机为减速直流电机。
4.根据权利要求1所述的声发射自动监测装置，其特征在于：所述的通信电路包括无线通信和有线通信电路，无线通信用于将声发射监测信号传输至地面接收基站，有线通信用于监测装置与移动载体控制电路的通信。
5.一种使用权利要求1、2、3或4所述装置的声发射自动监测方法，其特征是：将监测装置设置在掘进机上，在掘进机停止移动开始断面截割时，监测装置启动，通过电机控制电路（7）控制驱动电机工作，绕线转盘（10）转动，同时使垂直设置和水平左右朝向设置的多个伸缩装置的旋转伸缩杆（9）伸展，当电机控制电路（7）内的电机驱动电流的检测输出电路判断旋转伸缩杆（9）触顶时，旋转伸缩杆（9）停止伸展，使安装在旋转伸缩杆（9）顶端的声发射传感器（1）紧贴监测岩壁，多个声发射传感器（1）开始工作，并将检测到的信息通过前置放大器（2）、带通滤波器（3）发送到A/D转换器（4）的输入端，A/D转换器（4）的输出将检测信息发送给单片机（5），单片机（5）将检测信息通过通信电路（6）发送给监测基站，当掘进机完成一个断面截割后，单片机（5）通过电机控制电路（7）控制驱动电机（8）使垂直设置和水平左右朝向设置的旋转伸缩杆（9）收缩，收缩结束后，掘进机继续前进。
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