CN106483332A - 用于跌落测试的预埋传感器 - Google Patents

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章广成
张志龙
张�成
宋超超
成思佳
吴来杰
黄锦雕
陶大志
许典
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    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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Abstract

一种用于跌落测试的预埋传感器，包括一外壳、安装在所述外壳中的三轴线加速度计、三轴角加速度计、数模转换单元、数据存储单元和无线通讯单元，所述三轴线加速度计实时测量跌落测试时在三维空间各个方向上的线加速度，所述三轴角加速度计实时测量跌落测试时在三维空间各个方向上的角加速度，所述数模转换单元将所述三轴线加速度和所述三轴角加速度的数据转变为数字信号，并将这些数字信号保存到所述数据存储单元并通过无线通讯单元传出。

Description

用于跌落测试的预埋传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种用于跌落测试的预埋传感器。
背景技术
当前，由于开采资源引起的地质灾害仍是能源开采利用过程中最常见的灾害事故，所造成的生命财产和经济损失以及不良社会影响严重制约了国民经济和能源开采企业的可持续发展，例如开采资源引起山体崩塌、落石等灾害，特别是落石灾害，其具有点多、面广、规模小，以及随机性、突发性和破坏性强的特点，但是落石灾害运动由于碰撞时间短（一般为0.006~0.015s）、加速度高（可达1000g）和冲击力大的特点，目前缺乏有效的手段对落石灾害进行监控和数据收集，因此对落石灾害预防措施的设置缺乏依据。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种可收集落石跌落数据的预埋传感器
本发明的实施例提供一种用于跌落测试的预埋传感器，包括一外壳、安装在所述外壳中的三轴线加速度计、三轴角加速度计、数模转换单元、数据存储单元和无线通讯单元，所述三轴线加速度计实时测量跌落测试时在三维空间各个方向上的线加速度，所述三轴角加速度计实时测量跌落测试时在三维空间各个方向上的角加速度，所述数模转换单元将所述三轴线加速度和所述三轴角加速度的数据转变为数字信号，并将这些数字信号保存到所述数据存储单元并通过无线通讯单元传出。
进一步地，所述外壳的内侧设有缓冲层，所述缓冲层保护所述外壳中的零部件在进行跌落测试时不被损坏。
进一步地，所述数据存储单元连接到所述数模转换单元。
进一步地，所述传感器还包括一连接到所述数据存储单元的数据接口，通过所述数据接口可从外部读取所述数据存储单元中存储的数据。
进一步地，所述传感器还包括时钟单元和处理单元，所述时钟单元记录时间，从而供所述处理单元记录跌落测试进行中的时间，建立跌落测试时线速度相对时间的变化曲线和角速度相对时间的变化曲线。
进一步地，所述传感器还包括电源，所述电源为可循环充放电的电池，所述电源为所述传感器中的零部件供电。
进一步地，所述传感器包括充电接口，通过所述充电接口为所述电源充电。
进一步地，所述三轴线加速度计和三轴角加速度计的采样频率为10至100千赫兹。
进一步地，所述无线通讯单元可接收从外部通过无线方式传输过来的开机或关机指令，从而对所述传感器进行开机或关机。
进一步地，所述无线通讯单元可接收从外部通过无线方式传输过来参数设置信号，从而对所述传感器的参数进行设置。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的用于跌落测试的预埋传感器可测量落石跌落时的线加速度和角加速度，并进行数据的收据和传输，为落石灾害预防措施的设置提供依据。
附图说明
图1是本发明用于跌落测试的预埋传感器的一示意图。
图2是图1的用于跌落测试的预埋传感器的一组成图。
图3是跌落测试中线加速度的曲线图。
图4是跌落测试中速度的曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种用于跌落测试的预埋传感器10，该传感器10包括一外壳11，外壳11内安装了电路板等零部件，外壳11的内侧设有缓冲层12，缓冲层12用来保护外壳11中的零部件在进行跌落测试时不被损坏；外壳11具有很高的强度，可承受很大的冲击而不变形。
使用时，传感器10预埋到落石中，石头在跌落和撞击地面时，传感器10记录跌落和撞击地面的速度、加速度等数据。
请参阅图2，其为传感器10的组成图，该传感器10包括三轴线加速度计20、三轴角加速度计30、数模转换单元40、处理单元50、无线通讯单元60、数据存储单元61、电源62、充电接口63、时钟单元64和数据接口65。
三轴线加速度计20实时测量随着石头跌落的传感器10在三维空间各个方向上的线加速度，三轴角加速度计30实时测量随着石头跌落的传感器10在三维空间各个方向上的角加速度，在本实施例中，三轴线加速度计20和三轴角加速度计30的采样频率为10至100千赫兹，当然也可根据需要，降低或增大三轴线加速度计20和三轴角速度机30的采样频率。
数模转换单元40连接到三轴线加速度计20和三轴角加速度计30，用来将加速度计20、30的采样信号经过处理后转变为数字信号，并将转变后的数字信号存储在数据存储单元61中，同时，这些数字信号通过无线通讯单元60传输到外部的数据接收装置（图未示），从而实现数据的实时外传和保存，防止因数据存储单元61的损坏而导致数据丢失，数据存储单元61的存储空间可以根据测试时数据的存储需要而进行配置，例如50兆字节、100兆字节等。
无线通讯单元60还可接收从外部通过无线方式传输过来的开机或关机指令，从而方便对传感器10进行无线控制；无线通讯单元60还可接收从外部通过无线方式传输过来参数设置信号，从而方便设置传感器10的参数，例如三轴线加速度计20和三轴角加速度计30的采样频率等参数、调整时钟单元64等。
时钟单元64用来记录时间，从而供处理单元50记录落石跌落时的时间，建立跌落测试时线加速度相对时间的变化曲线和角加速度相对时间的变化曲线。
电源62用来为传感器10内的零部件供电，通常该电源62为可循环充放电的电池。
充电接口63连接到电源62，外部的电能通过充电接口63充到电源62中。
数据接口65连接到数据存储单元61中，数据线连接到数据接口65从而可读取数据存储单元61中的数据。
使用时，将传感器10预埋在进行测试的落石中，测试前，通过无线方式向传感器10传输开机指令，无线通讯单元60接收到开机指令后将传感器10开机；测试时，三轴线加速度计20实时测量随着石头跌落的传感器10在三维空间各个方向上的线加速度，三轴角加速度计30实时测量随着石头跌落的传感器10在三维空间各个方向上的角加速度，并将测得的数据传输给数模转换单元40，数模转换单元40将其转化为数字信号，这些数字信号通过无线通讯单元60传输到外部的数据接收装置，这些数字信号还被存储在数据存储单元61中；跌落测试完成后，通过数据线连接到数据接口65从而读取数据存储单元61中存储的数据，并对这些数据进行处理可得到跌落测试时的加速度变化图（如图3所示）和速度变化图（如图4所示），从而为落石灾害预防措施的设置提供依据。
若数据存储单元61在跌落测试中被损坏，因为数字信号还通过无线通讯单元60传输到外部的数据接收装置，从而保证了测试数据不会因数据存储单元61的损坏而丢失。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于跌落测试的预埋传感器，包括一外壳，其特征在于：所述传感器还包括安装在所述外壳中的三轴线加速度计、三轴角加速度计、数模转换单元、数据存储单元和无线通讯单元，所述三轴线加速度计实时测量跌落测试时在三维空间各个方向上的线加速度，所述三轴角加速度计实时测量跌落测试时在三维空间各个方向上的角加速度，所述数模转换单元将所述三轴线加速度和所述三轴角加速度的数据转变为数字信号，并将这些数字信号保存到所述数据存储单元并通过无线通讯单元传出。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述外壳的内侧设有缓冲层，所述缓冲层保护所述外壳中的零部件在进行跌落测试时不被损坏。
3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述数据存储单元连接到所述数模转换单元。
4.如权利要求3所述的传感器，其特征在于：所述传感器还包括一连接到所述数据存储单元的数据接口，通过所述数据接口可从外部读取所述数据存储单元中存储的数据。
5.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述传感器还包括时钟单元和处理单元，所述时钟单元记录时间，从而供所述处理单元记录跌落测试进行中的时间，建立跌落测试时线速度相对时间的变化曲线和角速度相对时间的变化曲线。
6.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述传感器还包括电源，所述电源为可循环充放电的电池，所述电源为所述传感器中的零部件供电。
7.如权利要求7所述的传感器，其特征在于：所述传感器包括充电接口，通过所述充电接口为所述电源充电。
8.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述三轴线加速度计和三轴角加速度计的采样频率为10至100千赫兹。
9.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述无线通讯单元可接收从外部通过无线方式传输过来的开机或关机指令，从而对所述传感器进行开机或关机。
10.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述无线通讯单元可接收从外部通过无线方式传输过来参数设置信号，从而对所述传感器的参数进行设置。
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