CN104390628A - 地质结构面产状测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地质结构面产状测定装置，包括设置有地磁场传感器芯片和方向传感器芯片的电子设备，所述方向传感器芯片内置有加速度计，还包括产状测量模块和气泡平衡模块，所述产状测量模块：利用加速度计和地磁场传感器芯片返回的数据计算得到电子设备的方位角和倾斜角，并进一步测量地质结构面的产状；所述气泡平衡模块：当方向传感器传回测量数据后，利用气泡平衡原理对电子设备与地质结构面进行平衡测定，并校验测量的地质结构面产状数据。本发明具有使用便捷、精度高、信息化程度高、降低了人为误差的特点，可以广泛应用于野外地质信息的测量。

Description

地质结构面产状测定装置
技术领域
本发明涉及野外地质信息的测量，特别是涉及一种地质结构面产状测定装置。
背景技术
野外地质勘察所涉及的信息种类繁杂，包括文字记录、素描图、照相和采样工作，数据量大，在传统的调查模式中，所有数据的采集主要依靠手工来完成，且所有的野外数据信息都以纸介质形式记录，这给数据管理和数据共享带来了很大的困难，在某种程度上制约了数据资源效益的充分发挥，在一定程度上制约了社会经济的发展。而罗盘在地质工作中具有十分重要的意义，被称为地质工作的三件宝之一，但是传统地质罗盘的使用非常繁琐、人为误差大，与现代微机无法并用，给广大地质工作者带来很大的麻烦，且十分耗时，但时至今日，国内外对此都没有引起足够的重视。随着自动数字化技术的发展，研制智能数字地质罗盘，结合现代微型移动信息硬件，自动采集地质产状信息，保存地质产状电子数据，对减轻地质工作者的负担，提高工作效率是具有非常重要意义的。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种地质结构面产状测定装置，具有使用便捷、精度高、信息化程度高、降低了人为误差的特点。
本发明提供的一种地质结构面产状测定装置，包括设置有地磁场传感器芯片和方向传感器芯片的电子设备，所述方向传感器芯片内置有加速度计，还包括产状测量模块和气泡平衡模块，所述产状测量模块：利用加速度计和地磁场传感器芯片返回的数据计算得到电子设备的方位角和倾斜角，并进一步测量地质结构面的产状；所述气泡平衡模块：当方向传感器传回测量数据后，利用气泡平衡原理对电子设备与地质结构面进行平衡测定，并校验测量的地质结构面产状数据。
在上述技术方案中，地质结构面产状的测量依赖于电子设备自身的坐标系，以电子设备屏幕朝上的水平放置为基准，以电子设备长轴方向为Y轴，电子设备短轴方向为X轴，以垂直于X、Y轴建立的平面的方向为Z轴，其中，以电子设备顶部的朝向为Y轴正方向，以Y轴正方向右侧为X轴正方向，以电子设备屏幕上方为Z轴正方向；所述电子设备的方位角：电子设备Y轴正方向在水平面的投影与地磁场北极方向的角度，当电子设备绕着自身的Z轴旋转时，方位角角度值发生改变，范围是0到359度；所述电子设备的倾斜角：电子设备Y轴与水平面的夹角，当电子设备绕着自身的X轴旋转，倾斜角角度发生变化，范围是-180到180度，当Z轴正向在Y轴正方向范围内旋转时，倾斜角角度是正值；当Z轴正向在Y轴负方向范围内旋转时，倾斜角角度是负值；所述地质结构面的产状包括地质结构面的倾向与倾角，所述地质结构面的倾向是指Y轴负方向在水平面的投影与地磁场北极方向的夹角，所述地质结构面的倾角是指X、Y轴建立的平面与水平面之间的锐角夹角，其中，由倾斜角可以测量地质结构面的倾角，由方位角和倾斜角可以获得地质结构面的倾向，当倾斜角为正时，倾向等同于方向传感器的方位角，当倾斜角为负值时，倾向等同于方向传感器的方位角±180度。
在上述技术方案中，所述产状测量模块还能得到电子设备的翻转角，所述电子设备的翻转角是指电子设备X轴与水平面的夹角，当电子设备绕着自身Y轴旋转时，翻转角角度值发生变化，取值范围是-90到90度，当Z轴正向在X轴正方向范围内旋转时，翻转角角度是负值；当Z轴正向在X轴正方向范围内旋转时，翻转角角度是正值。
在上述技术方案中，还包括产状读取及保存模块，所述产状读取及保存模块：测定完地质结构面产状数据后，读取并保存至电子设备存储空间。
本发明地质结构面产状测定装置，具有以下有益效果：(1)本发明能结合手机和平板电脑等智能移动设备，嵌入野外地质数据采集系统，完全能够替代传统机械地质罗盘，不仅减小了体积，实现了采集产状数据自动化，提高了信息化程度，由于内置于手机等人们日常使用的电子设备上，使用方式十分便捷；
(2)在采集过程中，采用磁场传感器芯片和方向传感器芯片技术，降低了人为测量带来的数据误差，大大提高了采集精度。
附图说明
图1为本发明地质结构面产状测定装置的结构示意图；
图2为本发明地质结构面产状测定装置中设有坐标的电子设备结构示意图；
图3为本发明地质结构面产状测定装置的工作流程示意图；
图4为本发明地质结构面产状测定装置工作中测定倾向及倾角时的电子设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
参见图1，一种地质结构面产状测定装置，包括设置有地磁场传感器芯片和方向传感器芯片的电子设备(包括手机或平板电脑等智能设备)，所述方向传感器芯片内置有加速度计，还包括产状测量模块、气泡平衡模块和产状读取及保存模块，
所述产状测量模块：利用加速度计和地磁场传感器芯片返回的数据计算得到电子设备的方位角、倾斜角和翻转角，并进一步测量地质结构面的产状；
所述气泡平衡模块：当方向传感器传回测量数据后，利用气泡平衡原理对电子设备与地质结构面进行平衡测定，并校验测量的地质结构面产状数据；
所述产状读取及保存模块：测定完地质结构面产状数据后，读取并保存至电子设备存储空间。
参见图2，地质结构面产状的测量依赖于电子设备自身的坐标系，以电子设备屏幕朝上的水平放置为基准，以电子设备长轴方向为Y轴，电子设备短轴方向为X轴，以垂直于X、Y轴建立的平面的方向为Z轴，其中，以电子设备顶部的朝向为Y轴正方向，以Y轴正方向右侧为X轴正方向，以电子设备屏幕上方为Z轴正方向。
一个方向传感器得到的三维数据如下：
1、所述电子设备的方位角：电子设备Y轴正方向在水平面的投影与地磁场北极方向的角度，当电子设备绕着自身的Z轴旋转时，方位角角度值发生改变，范围是0到359度。方位角角度值为0度时，表示电子设备顶部指向正北；方位角角度为90度时，代表电子设备顶部指向正东；方位角角度为180度时，代表电子设备顶部指向正南；方位角角度为270度时，代表电子设备顶指向正西。
2、所述电子设备的倾斜角：电子设备Y轴与水平面的夹角，当电子设备绕着自身的X轴旋转，倾斜角角度发生变化，范围是-180到180度，当Z轴正向在Y轴正方向范围内旋转时，倾斜角角度是正值；当Z轴正向在Y轴负方向范围内旋转时，倾斜角角度是负值。假设将电子设备屏幕朝上水平放在桌子上，如果桌子是完全水平的，倾斜角角度应该是0度。假如从电子设备顶部抬起，直到将电子设备沿X轴旋转180度(屏幕向下水平放在桌面上)，这个过程中，倾斜角角度值会从0度变化到-180度。如果从电子设备底部开始抬起，直到将电子设备沿X轴旋转180度(屏幕向下水平放在桌面上)，倾斜角角度会从0度变化到180度。
3、所述电子设备的翻转角：电子设备X轴与水平面的夹角，当电子设备绕着自身Y轴旋转时，翻转角角度值发生变化，取值范围是-90到90度，当Z轴正向在X轴正方向范围内旋转时，翻转角角度是负值；当Z轴正向在X轴正方向范围内旋转时，翻转角角度是正值。
地质结构面产状参数的确定：
所述地质结构面的产状包括地质结构面的倾向与倾角。所述地质结构面的倾向是指Y轴负方向在水平面的投影与地磁场北极方向的夹角，所述地质结构面的倾角是指X、Y轴建立的平面与水平面之间的锐角夹角，其中，由倾斜角可以测量地质结构面的倾角，由方位角和倾斜角可以获得地质结构面的倾向，当倾斜角为正时，倾向等同于方向传感器的方位角，当倾斜角为负值时，倾向等同于方向传感器的方位角±180度。
参见图3，一种地质结构面产状测定装置的工作流程，包括如下步骤：
A、启动设置有地磁场传感器芯片和方向传感器芯片的电子设备，开始地质结构面的产状测量；
B、当方向传感器传回测量数据后，利用气泡平衡原理对电子设备与地质结构面进行平衡测定；
C、利用加速度计和地磁场传感器芯片返回的数据计算得到电子设备的方位角、倾斜角和翻转角，并进一步测量地质结构面的产状；
D、读取地质结构面产状数据，校验测量的地质结构面产状数据；
E、保存至电子设备存储空间。
参见图4，从电子设备顶部抬起一定角度，倾斜角角度值为负值，倾向等同于方向传感器的方位角±180度。同时由图中可知，线段AB即为线段AC(即Y轴负方向)在水平面的投影倾向，∠BAC即为地质结构面的倾角α。
测定时，产状发生变化，水平气泡也随之变换，当水平气泡居中(角度为0)时，此时表示显示的产状为结构面正确的产状。
注意：当附件有磁性或手机(平板电脑)套有磁性将会有干扰。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种地质结构面产状测定装置，包括设置有地磁场传感器芯片和方向传感器芯片的电子设备，所述方向传感器芯片内置有加速度计，其特征在于：还包括产状测量模块和气泡平衡模块，
所述产状测量模块：利用加速度计和地磁场传感器芯片返回的数据计算得到电子设备的方位角和倾斜角，并进一步测量地质结构面的产状；
所述气泡平衡模块：当方向传感器传回测量数据后，利用气泡平衡原理对电子设备与地质结构面进行平衡测定，并校验测量的地质结构面产状数据。
2.根据权利要求1所述的地质结构面产状测定装置，其特征在于：地质结构面产状的测量依赖于电子设备自身的坐标系，以电子设备屏幕朝上的水平放置为基准，以电子设备长轴方向为Y轴，电子设备短轴方向为X轴，以垂直于X、Y轴建立的平面的方向为Z轴，其中，以电子设备顶部的朝向为Y轴正方向，以Y轴正方向右侧为X轴正方向，以电子设备屏幕上方为Z轴正方向；
所述电子设备的方位角：电子设备Y轴正方向在水平面的投影与地磁场北极方向的角度，当电子设备绕着自身的Z轴旋转时，方位角角度值发生改变，范围是0到359度；
所述电子设备的倾斜角：电子设备Y轴与水平面的夹角，当电子设备绕着自身的X轴旋转，倾斜角角度发生变化，范围是-180到180度，当Z轴正向在Y轴正方向范围内旋转时，倾斜角角度是正值；当Z轴正向在Y轴负方向范围内旋转时，倾斜角角度是负值；
所述地质结构面的产状包括地质结构面的倾向与倾角，所述地质结构面的倾向是指Y轴负方向在水平面的投影与地磁场北极方向的夹角，所述地质结构面的倾角是指X、Y轴建立的平面与水平面之间的锐角夹角，其中，由倾斜角可以测量地质结构面的倾角，由方位角和倾斜角可以获得地质结构面的倾向，当倾斜角为正时，倾向等同于方向传感器的方位角，当倾斜角为负值时，倾向等同于方向传感器的方位角±180度。
3.根据权利要求2所述的地质结构面产状测定装置，其特征在于：所述产状测量模块还能得到电子设备的翻转角，所述电子设备的翻转角是指电子设备X轴与水平面的夹角，当电子设备绕着自身Y轴旋转时，翻转角角度值发生变化，取值范围是-90到90度，当Z轴正向在X轴正方向范围内旋转时，翻转角角度是负值；当Z轴正向在X轴正方向范围内旋转时，翻转角角度是正值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的地质结构面产状测定装置，其特征在于：还包括产状读取及保存模块，所述产状读取及保存模块：测定完地质结构面产状数据后，读取并保存至电子设备存储空间。
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