CN111537663B - 一种岩性识别剂携带装置及基于其的岩性识别系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩性识别技术领域，公开了一种岩性识别剂携带装置及基于其的岩性识别系统和方法，岩性识别剂携带装置包括外壳一端开口，另一端上设置控制器，外壳内部设置内衬单元，内衬单元包括空气腔和防腐蚀内衬管，空气腔上设置第一单向阀，控制器一端伸入外壳内部且与空气腔一端接触，空气腔另一端通过第二单向阀连接防腐蚀内衬管一端，防腐蚀内衬管另一端上设置与外壳开口相适应的开孔；岩性识别系统包括保护罩、气体分析仪和岩性识别剂携带装置。具有结构简单、携带方便、取用快捷、可适用于多种测试环境等功能，达到了快速、安全进行岩性识别的目的。

Description

一种岩性识别剂携带装置及基于其的岩性识别系统和方法

技术领域

本发明属于岩性识别技术领域，涉及一种岩性识别剂携带装置及基于其的岩性识别系统和方法。

背景技术

岩性识别就是客观地辨别野外地质观测中各种岩石的类型，是野外地质考察的主要工作。岩性识别剂(如盐酸)作为岩性识别中不可或缺的一部分，能直接快速地反映岩性。而对于岩性识别剂，尤其是盐酸一类腐蚀性液体，一般储存在玻璃瓶中，采用滴管取用，使用较为不便；并且玻璃瓶具有体积大、密封性差、易破碎的缺点，在运输工程中常被当做危险品而难以随身携带。上述存在的客观问题导致难以满足野外工作快捷便利的这一功能需求，需要一种既准确又便捷的野外岩性识别技术。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中岩性识别剂携带困难，使用不便的缺点，提供一种岩性识别剂携带装置及基于其的岩性识别系统和方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明一方面，一种岩性识别剂携带装置，包括外壳；外壳一端开口，另一端上设置控制器，外壳内部设置内衬单元，内衬单元包括空气腔和防腐蚀内衬管，空气腔上设置第一单向阀，控制器一端伸入外壳内部且与空气腔一端接触，空气腔另一端通过第二单向阀连接防腐蚀内衬管一端，防腐蚀内衬管另一端上设置与外壳开口相适应的开孔；外部空气能够通过第一单向阀进入空气腔，控制器用于挤压空气腔使得空气腔内部的空气通过第二单向阀进入防腐蚀内衬管，防腐蚀内衬管用于容纳岩性识别剂。

本发明岩性识别剂携带装置进一步的改进在于：

所述控制器包括控制按钮、固定支架和安全扣；控制按钮通过固定支架与外壳一端连接，控制按钮一端伸入外壳内部与空气腔接触，控制按钮能够沿外壳轴向移动，安全扣与控制按钮可拆卸连接，用于限位控制按钮沿外壳的轴向移动。

所述外壳上设置液量观察窗，液量观察窗用于观测防腐蚀内衬管内部岩性识别剂的液量。

所述外壳采用聚氨酯或硬质阳极氧化铝制作。

所述外壳开设开口的一端以及防腐蚀内衬管开设开口的一端均为倒锥形结构。

还包括保护套，保护套与外壳开设开口的一端可拆卸连接。

本发明另一方面，一种岩性识别系统，包括保护罩、气体分析仪和上述的岩性识别剂携带装置；气体分析仪包括进气管、气体传感器、和计算机；进气管一端连接保护罩，另一端依次连接气体传感器和计算机；岩性识别剂携带装置用于将岩性识别剂滴入保护罩中的待识别岩石上，岩性识别剂与待识别岩石反应产生反应气体，反应气体通过进气管输送至气体传感器；气体传感器用于反应气体的检测，得到反应气体的气体成分和浓度并发送至计算机；计算机用于在反应气体的气体成分中剔除预存的环境气体的成分，然后与计算机内预存的已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

本发明岩性识别系统进一步的改进在于：

还包括气体处理器和测试器，气体处理器一端连接气体传感器，另一端依次连接测试器和计算机；当气体传感器检测不到反应气体的气体成分时，反应气体通过气体传感器进入气体处理器；气体处理器用于过滤反应气体中的环境气体的成分，然后加热过滤后的反应气体得到处理气体并输送至测试器；测试器用于处理气体的气体成分和浓度的检测，得到处理气体的气体成分和浓度并发送至计算机；计算机用于将处理气体的气体成分和浓度与计算机内预存的已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

所述气体处理器包括分子筛和加热管，所述测试器包括浓度检测器、运放器和A/D模块；分子筛一端连接气体传感器，另一端依次连接加热管、浓度检测器、运放器、A/D模块和计算机；分子筛用于过滤反应气体中的环境气体的成分，其中，环境气体的成分为氮气和氧气；加热管用于加热过滤后的反应气体，得到处理气体并输送至浓度检测器；浓度检测器用于检测处理气体的成分和浓度，得到处理气体的气体成分和浓度的模拟信号并通过运放器放大和A/D模块转换后，得到处理气体的气体成分和浓度的数字信号并发送至计算机；计算机用于将处理气体的气体成分和浓度与计算机内预存的已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

本发明又一方面，一种岩性识别方法，包括以下步骤：

S1：检测环境气体的成分和浓度；采集岩性识别剂与待识别岩石反应产生的反应气体；

S2：检测反应气体的气体成分和浓度，在反应气体的气体成分和浓度中剔除前环境气体的气体成分和浓度得到对比数据；

S3：将对比数据与已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明岩性识别剂携带装置，通过一体化设计，将岩性识别剂的储存和取用集成到一体，可实现对岩性识别剂的易携带、安全及快速取用，进而实现对岩性的快速识别。主要由防腐蚀的内衬单元和硬质的外壳组成，既防止了外部破坏，又阻止了岩性识别剂的腐蚀，保证了岩性识别剂的安全携带与使用，最大程度的避免了大、多、乱等不足；采用储存与取用集成化思路，实现了一体化、小型化设计，具有结构简单、携带方便、取用快捷、可适用于多种测试环境等功能，达到了快速、安全使用岩性识别器的目的，特别适用于野外岩性识别。同时，两个单向阀的设计，保证了岩性识别剂不会倒流，确保装置的安全性。

进一步的，控制器包括控制按钮、固定支架和安全扣；固定支架对控制按钮起到支撑保护作用，安全扣用于锁死控制按钮，可以保证岩性识别剂携带装置在放置时的安全。

进一步的，岩性识别剂携带装置的外壳上设置液量观察窗，液量观察窗用于观测防腐蚀内衬管内部岩性识别剂的液量，可以随时监测岩性识别剂携带装置内部液量变化情况。

进一步的，外壳开设开口的一端以及防腐蚀内衬管开设开口的一端均为倒锥形结构，使得该部分为细管，利用毛细管原理，保证了在放置时岩性识别剂不会外流。

进一步的，还包括保护套，用于保护防腐蚀内衬管和外壳的下部，同时也防止岩性识别剂的外流。

本发明岩性识别系统，基于岩性识别剂携带装置的小型化设计，设置进气管、气体传感器和计算机，实现整个岩性识别系统的小型化和集成化设计，便于携带至野外使用，使用岩性识别剂与待测岩石反应产生的气体通过进气管进入气体传感器，分析气体成分和浓度，进而可以在野外条件下快速并准确识别岩石岩性。

进一步的，还包括气体处理器和测试器，在气体传感器不能有效的检测反应气体的气体成分时，通过气体处理器的过滤滤除环境气体的影响，并通过加热使过滤后的反应气体膨胀，便于通过测试器进行成分和浓度的检测。

本发明岩性识别方法，通过检测环境气体的成分和浓度，然后检测岩性识别剂与待识别岩石反应产生的反应气体的气体成分和浓度，并从中剔除前环境气体的气体成分和浓度得到对比数据，将对比数据与已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型，利用岩性识别剂与待识别岩石的反应气体的气体成分和浓度去反推岩性，整个识别过程安全、快速且准确，同时，只需要岩性识别剂携带装置、反应气体的气体成分和浓度检测装置以及数据比对装置，所需的实现装置简单，便于在野外实现。

附图说明

图1为本发明的岩性识别剂携带装置剖视图；

图2为本发明的岩性识别剂携带装置侧视图。

其中：1-控制按钮；2-固定支架；3-空气腔；4-外壳；5-保护套；6-控制器；7-第一单向阀；8-第二单向阀；9-内衬单元；10-防腐蚀内衬管；11-安全扣；12-液量观察窗。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1和2，本发明一种岩性识别剂携带装置，包括外壳4；外壳4一端开口，另一端上设置控制器6，外壳4内部设置内衬单元9，内衬单元9包括空气腔3和防腐蚀内衬管10，空气腔3上设置第一单向阀7，控制器6一端伸入外壳4内部且与空气腔3一端接触，空气腔3另一端通过第二单向阀8连接防腐蚀内衬管10一端，防腐蚀内衬管10另一端上设置与外壳4开口相适应的开孔；外部空气能够通过第一单向阀7进入空气腔3，控制器6用于挤压空气腔3使得空气腔3内部的空气通过第二单向阀8进入防腐蚀内衬管10，防腐蚀内衬管10用于容纳岩性识别剂。

在空气腔3和防腐蚀内衬管10之间有第二单向阀8，只允许空气由空气腔3流向防腐蚀内衬管10，保证了岩性识别剂不会流向空气腔3，空气腔3侧面有第一单向阀7，只允许空气由外界流向空气腔3。岩性识别剂放置于防腐蚀内衬管10内部，防止岩性识别剂的腐蚀损伤，内衬单元9与壳体4内壁贴合，通过壳体4保护防腐蚀内衬管10。使用过程中，通过控制器6挤压空气腔3，进而使得空气挤压防腐蚀内衬管10内部的岩性识别剂，岩性识别剂通过防腐蚀内衬管10一端开口滴出。

在优选的实施例中，上述岩性识别剂携带装置的控制器6包括控制按钮1、固定支架2和安全扣11；控制按钮1通过固定支架2与外壳4一端连接，控制按钮1一端伸入外壳4内部与空气腔3接触，控制按钮1能够沿外壳4轴向移动，安全扣11与控制按钮1可拆卸连接，用于限位控制按钮1沿外壳4的轴向移动。

固定支架11对控制按钮1起到支撑保护作用，控制按钮1与空气腔3接触，用于挤压空气腔3，进而使得空气挤压防腐蚀内衬管10内部的岩性识别剂，岩性识别剂通过防腐蚀内衬管10一端开口滴出。安全扣11与控制按钮1可拆卸连接，当安全扣11安装在控制按钮1上时，锁死控制按钮1，控制按钮1被限位不能沿外壳4的轴向移动，可以保证岩性识别剂携带装置在放置时的安全；当安全扣11取下时，控制按钮1才可以沿外壳4轴向移动进而挤压空气腔3。

在优选的实施例中，上述岩性识别剂携带装置的外壳4上设置液量观察窗12，液量观察窗12用于观测防腐蚀内衬管10内部岩性识别剂的液量，可以随时监测岩性识别剂携带装置内部液量变化情况。

在优选的实施例中，上述岩性识别剂携带装置的外壳4开设开口的一端以及防腐蚀内衬管10开设开口的一端均为倒锥形结构，使得该部分为细管，利用毛细管原理，保证了在放置时岩性识别剂不会外流。

在优选的实施例中，上述岩性识别剂携带装置还包括保护套5，保护套5与外壳4开设开口的一端可拆卸连接，保护套5采用耐腐蚀材料，质地轻，用于保护防腐蚀内衬管10和外壳4的下部，同时也防止岩性识别剂的外流。

在优选的实施例中，上述岩性识别剂携带装置的外壳4采用强硬质外套采用高强度材料，比如聚氨酯或硬质阳极氧化铝，能够有效保护内置的内衬单元9。整个外壳4的质地轻，呈现笔式设计，便于携带。

本发明还介绍了岩性识别系统，包括保护罩、气体分析仪和上述的岩性识别剂携带装置；气体分析仪包括进气管、气体传感器、和计算机；进气管一端连接保护罩，另一端依次连接气体传感器和计算机。

岩性识别剂携带装置用于将岩性识别剂滴入保护罩中的待识别岩石上，岩性识别剂与待识别岩石反应产生反应气体，反应气体通过进气管输送至气体传感器；气体传感器用于反应气体的检测，得到反应气体的气体成分和浓度并发送至计算机；计算机用于将反应气体的气体成分和浓度剔除环境气体的成分和浓度，然后与计算机内预存的已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

在优选的实施例中，上述岩性识别系统还包括气体处理器和测试器，气体处理器一端连接气体传感器，另一端依次连接测试器和计算机；当气体传感器检测不到反应气体的气体成分时，反应气体通过气体传感器进入气体处理器；气体处理器用于反应气体的过滤和加热得到处理气体并输送至测试器，气体处理器包括分子筛和发热管，分子筛用于过滤反应气体中的环境气体的成分，这里只考虑氮气和氧气，发热管用于加热过滤后的反应气体，使其体积膨胀得到处理气体，便于进行后续的测试；测试器用于处理气体的气体成分和浓度的检测，得到处理气体的气体成分和浓度并发送至计算机；计算机用于将处理气体的气体成分和浓度与计算机内预存的已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

其中，所述测试器包括浓度检测器、运放器和A/D模块；分子筛一端连接气体传感器，另一端依次连接加热管、浓度检测器、运放器、A/D模块和计算机；浓度检测器用于检测处理气体的成分和浓度，得到处理气体的成分和浓度的模拟信号并通过运放器放大和A/D模块转换后得到处理气体的成分和浓度的数字信号并发送至计算机。

本发明还介绍了岩性识别方法，包括以下步骤：

S1：检测环境气体的成分和浓度；采集岩性识别剂与待识别岩石反应产生的反应气体。

具体的：通过检测环境气体的成分和浓度并预存至计算机内部，将保护罩放于待识别岩石上，按动控制按钮1，防腐蚀内衬管10内存储的岩性识别剂滴入保护罩中的待识别岩石上，岩性识别剂与待识别岩石反应产生反应气体。

S2：检测反应气体的气体成分和浓度，在反应气体的气体成分和浓度中剔除前环境气体的气体成分和浓度得到对比数据。

具体的：反应气体通过进气管进入气体传感器中，气体传感器对反应气体进行分析，得到反应气体的气体成分和浓度，通过计算机在反应气体的气体成分中剔除预存的环境气体的成分，得到对比数据；当气体传感器检测不到反应气体的气体成分和浓度时，反应气体进入气体处理器，通过气体处理器对反应气体进行过滤处理和加热处理后得到处理气体并输送至测试器，测试器检测处理气体的气体成分和浓度，得到处理气体的气体成分和浓度作为对比数据发送至计算机。

S3：将对比数据与已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

具体的：计算机将对比数据与计算机内预存的已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出岩石类型。

本发明岩性识别剂携带装置及基于其的岩性识别系统和方法，特别适用于野外岩性识别，采用便携式岩性识别剂携带装置可快速辨识不同的岩性，尤其是针对在野外环境下各种岩性的快速准确识别。这种便携式岩性识别剂携带装置主要利用岩性识别剂与岩石中的成分发生反应从而加以辨别，且利用特定浓度可以进行测量其含量，这种便携式岩性识别剂携带装置通过一体化设计，将岩性识别剂的储存和取用集成到一只滴管笔上，可实现对岩性识别剂的易携带、安全及快速取用，达到对岩性的快速识别。主要由防腐蚀的内衬单元和硬质的外壳组成，既防止了外部破坏，又阻止了岩性识别剂的腐蚀，保证了岩性识别剂的安全携带与使用，最大程度的避免了大、多、乱等不足；采用储存与取用集成化思路，实现了一体化、小型化设计，具有结构简单、携带方便、取用快捷、可适用于多种测试环境等功能，达到了快速、安全使用岩性识别器的目的。野外的岩性识别方法具有操作简单，可适用性强，能满足不同测试环境，尤其是适用于野外现场环境，可快速、安全地进行岩性识别工作。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种岩性识别系统，其特征在于，包括保护罩、气体分析仪和岩性识别剂携带装置；气体分析仪包括进气管、气体传感器、和计算机；进气管一端连接保护罩，另一端依次连接气体传感器和计算机；

岩性识别剂携带装置，包括外壳（4）；外壳（4）一端开口，另一端上设置控制器（6），外壳（4）内部设置内衬单元（9），内衬单元（9）包括空气腔（3）和防腐蚀内衬管（10），空气腔（3）上设置第一单向阀（7），控制器（6）一端伸入外壳（4）内部且与空气腔（3）一端接触，空气腔（3）另一端通过第二单向阀（8）连接防腐蚀内衬管（10）一端，防腐蚀内衬管（10）另一端上设置与外壳（4）开口相适应的开孔；外部空气能够通过第一单向阀（7）进入空气腔（3），控制器（6）用于挤压空气腔（3）使得空气腔（3）内部的空气通过第二单向阀（8）进入防腐蚀内衬管（10），防腐蚀内衬管（10）用于容纳岩性识别剂；

岩性识别剂携带装置用于将岩性识别剂滴入保护罩中的待识别岩石上，岩性识别剂与待识别岩石反应产生反应气体，反应气体通过进气管输送至气体传感器；

气体传感器用于反应气体的检测，得到反应气体的气体成分和浓度并发送至计算机；

计算机用于在反应气体的气体成分中剔除预存的环境气体的成分，然后与计算机内预存的已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

2.根据权利要求1所述的岩性识别系统，其特征在于，还包括气体处理器和测试器，气体处理器一端连接气体传感器，另一端依次连接测试器和计算机；

当气体传感器检测不到反应气体的气体成分时，反应气体通过气体传感器进入气体处理器；

气体处理器用于过滤反应气体中的环境气体的成分，然后加热过滤后的反应气体得到处理气体并输送至测试器；

测试器用于处理气体的气体成分和浓度的检测，得到处理气体的气体成分和浓度并发送至计算机；

计算机用于将处理气体的气体成分和浓度与计算机内预存的已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

3.根据权利要求2所述的岩性识别系统，其特征在于，所述气体处理器包括分子筛和加热管，所述测试器包括浓度检测器、运放器和A/D模块；分子筛一端连接气体传感器，另一端依次连接加热管、浓度检测器、运放器、A/D模块和计算机；

分子筛用于过滤反应气体中的环境气体的成分，其中，环境气体的成分为氮气和氧气；

加热管用于加热过滤后的反应气体，得到处理气体并输送至浓度检测器；

浓度检测器用于检测处理气体的成分和浓度，得到处理气体的气体成分和浓度的模拟信号并通过运放器放大和A/D模块转换后，得到处理气体的气体成分和浓度的数字信号并发送至计算机；

计算机用于将处理气体的气体成分和浓度与计算机内预存的已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

4.根据权利要求1所述的岩性识别系统，其特征在于，所述控制器（6）包括控制按钮（1）、固定支架（2）和安全扣（11）；

控制按钮（1）通过固定支架（2）与外壳（4）一端连接，控制按钮（1）一端伸入外壳（4）内部与空气腔（3）接触，控制按钮（1）能够沿外壳（4）轴向移动，安全扣（11）与控制按钮（1）可拆卸连接，用于限位控制按钮（1）沿外壳（4）的轴向移动。

5.根据权利要求1所述的岩性识别系统，其特征在于，所述外壳（4）上设置液量观察窗（12），液量观察窗（12）用于观测防腐蚀内衬管（10）内部岩性识别剂的液量。

6.根据权利要求1所述的岩性识别系统，其特征在于，所述外壳（4）采用聚氨酯或硬质阳极氧化铝制作。

7.根据权利要求1所述的岩性识别系统，其特征在于，所述外壳（4）开设开口的一端以及防腐蚀内衬管（10）开设开口的一端均为倒锥形结构。

8.根据权利要求1所述的岩性识别系统，其特征在于，所述岩性识别剂携带装置还包括保护套（5），保护套（5）与外壳（4）开设开口的一端可拆卸连接。

9.一种基于权利要求1至4任一项所述岩性识别系统的岩性识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：检测环境气体的成分和浓度；采集岩性识别剂与待识别岩石反应产生的反应气体；

S2：检测反应气体的气体成分和浓度，在反应气体的气体成分和浓度中剔除前环境气体的气体成分和浓度得到对比数据；

S3：将对比数据与已知岩石类型对应的气体成分和浓度进行比对，得出待识别岩石的岩石类型。

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