CN113719273A - 一种圆柱式钻孔倾斜仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种圆柱式钻孔倾斜仪及缠绕方法，采用的方案是：包括金属柱体，所述金属柱体中开设有南北向安装位和东西向安装位，南北向安装位和东西向安装位上下分层布置，所述南北向安装位和东西向安装位中均安装有电容测倾斜组件，位于东西向安装位中的电容测倾斜组件呈东西向布置，位于南北向安装位中的电容测倾斜组件呈南北向布置；所述电容测倾斜组件包括电容动片、动片支架、吊臂、电容定片以及电路板，所述动片支架的中下部设置有贯穿的安装孔，所述电容动片安装在动片支架的安装孔中，电容动片的外周面与安装孔的内壁相对。结构稳定性更高，测得的数据更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及大地倾斜测量技术领域，尤其涉及一种圆柱式钻孔倾斜仪。
背景技术
用于大地倾斜测量的钻孔倾斜观测仪国内外有多种型号，基本的工作方式是在一个长金属圆筒中，由上而下安装两个或者多个倾斜传感器，使用机械卡爪或者水泥固结方式安装在钻孔底部，测量大地倾斜角度的两个参数：大地倾角与方位角θ。
上世纪九十年代，河南省地震局马鸿钧等研制出采用电容式位移传感器的“CBZ-1型竖直摆钻孔倾斜仪”，观测效果比较好。
随着地质钻探技术的不断发展与工业技术的提升，钻孔式倾斜仪因为用量较少而更新换代较缓慢，合理利用现代工业技术可以将仪器性能更好的改善。
为此，本发明提供了一种圆柱式钻孔倾斜仪，机械结构简单的同时达到稳定性强、勘探可靠性高的效果。
发明内容
本发明提供了一种圆柱式钻孔倾斜仪，所采用的技术方案是：一种圆柱式钻孔倾斜仪，包括金属柱体，所述金属柱体中开设有南北向安装位和东西向安装位，南北向安装位和东西向安装位上下分层布置，所述南北向安装位和东西向安装位中均安装有电容测倾斜组件，位于东西向安装位中的电容测倾斜组件呈东西向布置，位于南北向安装位中的电容测倾斜组件呈南北向布置；所述电容测倾斜组件包括电容动片、动片支架、吊臂、电容定片以及电路板，所述动片支架的中下部设置有贯穿的安装孔，所述电容动片安装在动片支架的安装孔中，电容动片的外周面与安装孔的内壁相对，且电容动片与安装孔的内壁之间设置有绝缘块，所述动片支架的上部通过吊丝与吊臂连接，所述吊臂安装在金属柱体中并通过吊丝将动片支架悬吊，所述电容定片具有两个，电容定片安装在金属柱体中，电容动片位于两个电容定片之间，电容定片连接电路板。本方案通过设置动片支架，将电容动片（即摆锤）安装在动片支架上，使电容动片两个侧面与两侧的电容定片相对的同时电容动片的外周基本被孔壁包覆，加之动片支架较大，与电容动片形成摆体，增加了重量，使得稳定性更高，测得的数据更加准确，由于动片支架较大，增加了高度，使得吊丝进一步缩短，减小了断裂风险；此外，通过在山洞的基岩上钻孔将该金属柱体在孔中，避免了受周边环境因素的干扰，分层设置不同朝向的电容测倾斜组件，实现南北向和东西向均能在该装置中同时检测，增强了检测准确性及可靠性，同时也节约了成本，并且能够避开山洞开凿形成的松动圈和塑性区产生的干扰，为观测数据做更好的归一化提供了良好的基础。
进一步的，所述动片支架呈板状，所述动片支架为金属材质。增大重量，且板状利于平衡，增强摆动的稳定性。
进一步的，所述动片支架呈长方体状，所述电容动片呈圆柱体状，所述安装孔为圆形安装孔，所述电容动片的厚度大于动片支架的厚度，所述电容动片的侧面凸出于动片支架的侧面。动片支架呈长方体状更加利于摆动的稳定性，电容动片容置在动片支架中，且电容动片的两个侧面凸出，与电容定片配合，增强感应强度，提升灵敏度。
进一步的，所述动片支架上设置有板槽，所述板槽位于安装孔的上方，所述金属柱体上设置有板孔，所述电路板穿过板槽安装在板孔中。利于电路板的安装。
进一步的，所述板槽通过竖向通道与安装孔连通，所述板槽的宽度大于竖向通道的宽度，所述电路板的宽度大于竖向通道的宽度。实现电路板的稳定安装，提高检测准确性。
进一步的，所述东西向安装位和南北向安装位均包括臂孔、支架孔和定片孔，所述臂孔位于支架孔的上方且与支架孔连通，所述吊臂安装在臂孔中，所述动片支架安装在支架孔中，所述电容定片通过绝缘连接件安装在定片孔中。利于安装和拆卸。
进一步的，所述动片支架的上部两侧设置有丝孔，所述吊臂的两端通过吊丝连接在动片支架的丝孔上。两侧均设置吊丝，增强平衡性和稳定性。
进一步的，所述动片支架上连接有锁摆机构，所述锁摆机构安装在金属柱体中。用于把动片支架锁定。
进一步的，所述锁摆机构包括减速电机、锁杆和锁销，所述锁杆穿过动片支架的上部并与减速电机连接，所述动片支架的上方设置有阻挡台，所述锁销安装在动片支架的下部，金属柱体上设置有销槽，所述锁销的下部位于销槽中。锁杆由安装在金属柱体中的小型减速电机驱动可上下移动，当向上移动时，将动片支架向上顶，顶在支架孔上部形成的阻挡台上进行上部锁紧，同时，锁销向上移动顶在销槽的上壁进行下部锁紧。
进一步的，所述绝缘块为弧形绝缘块，绝缘块的内侧弧面与电容动片的外周面贴合，绝缘块的外侧弧面与安装孔的孔壁贴合。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本方案提供了一种圆柱式钻孔倾斜仪，通过设置动片支架，将电容动片（即摆锤）安装在动片支架上，使电容动片两个侧面与两侧的电容定片相对的同时电容动片的外周基本被孔壁包覆，加之动片支架较大，与电容动片形成摆体，增加了重量，使得稳定性更高，测得的数据更加准确，由于动片支架较大，增加了高度，使得吊丝进一步缩短，减小了断裂风险；此外，通过在山洞的基岩上钻孔将该金属柱体在孔中，避免了受周边环境因素的干扰。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
图2为本发明具体实施方式的下部结构放大图。
图3为本发明具体实施方式中电容测倾斜组件的结构示意图。
图中，1、金属柱体，2、吊臂，3、吊丝，4、动片支架，5、电路板，6、电容动片，7、绝缘块，8、锁杆，9、减速电机，10、南北向安装位，11、东西向安装位，12、电容定片，13、绝缘连接件，14、锁销，15、板槽，16、安装孔，17、竖向通道，18、阻挡台。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。
如图1至图3所示，本发明提供了一种圆柱式钻孔倾斜仪，主要包括金属柱体1，金属柱体1中开设有南北向安装位10和东西向安装位11，南北向安装位10和东西向安装位11呈上下分层布置，南北向安装位10和东西向安装位11中均安装有电容测倾斜组件，位于东西向安装位11中的电容测倾斜组件呈东西向布置，位于南北向安装位10中的电容测倾斜组件呈南北向布置；电容测倾斜组件包括电容动片6、动片支架4、吊臂2、电容定片12以及电路板5，动片支架4的中下部设置有贯穿的安装孔16，电容动片6安装在动片支架4的安装孔16中，电容动片6的外周面与安装孔16的内壁相对，且电容动片6与安装孔16的内壁之间设置有绝缘块7，动片支架4的上部通过吊丝3与吊臂2连接，吊臂2安装在金属柱体1中并通过吊丝3将动片支架4悬吊，电容定片12具有两个，电容定片12安装在金属柱体1中，电容动片6位于两个电容定片12之间，电容定片12连接电路板5。其中，南北向安装位10和东西向安装位11均为贯通的且均包括臂孔、支架孔和定片孔，臂孔位于支架孔的上方且与支架孔连通，臂孔与支架孔呈垂直关系，定片孔与支架孔呈垂直关系，吊臂2安装在臂孔中，动片支架4安装在支架孔中，电容定片12通过绝缘连接件13安装在定片孔中，电容定片12嵌在绝缘连接件13上，以利于安装和拆卸。
其中，动片支架4呈板状，优选为长方体板状，采用金属材质，大重量，且板状利于平衡，增强摆动的稳定性，优选的，电容动片6呈圆柱体状，安装孔16为圆形安装孔16，绝缘块7为弧形绝缘块7，绝缘块7的内侧弧面与电容动片6的外周面贴合，绝缘块7的外侧弧面与安装孔16的孔壁贴合；电容动片6的厚度大于动片支架4的厚度，电容动片6的侧面凸出于动片支架4的侧面，电容动片6容置在动片支架4中，且电容动片6的两个侧面凸出，与电容定片12配合，增强感应强度，提升灵敏度。
其中，动片支架4上设置有板槽15，板槽15位于安装孔16的上方，金属柱体1上设置有板孔，电路板5穿过板槽15安装在板孔中，利于电路板5的安装直接从一侧穿入即可。进一步的，板槽15通过竖向通道17与安装孔16连通，板槽15的宽度大于竖向通道17的宽度，电路板5的宽度大于竖向通道17的宽度，实现电路板5的稳定安装，提高检测准确性。
另外，动片支架4的上部两侧设置有丝孔，吊臂2的两端通过吊丝3连接在动片支架4的丝孔上，缩短吊丝3的长度，并且增强平衡性和稳定性。
此外，本方案中动片支架4上连接有锁摆机构，锁摆机构安装在金属柱体1中，用于把动片支架4锁定，具体的方式为锁摆机构包括减速电机9、锁杆8和锁销14，锁杆8穿过动片支架4的上部并与减速电机9连接，动片支架4的上方设置有阻挡台18，锁销14安装在动片支架4的下部，金属柱体1上设置有销槽，锁销14的下部位于销槽中。锁杆8由安装在金属柱体1中的小型减速电机9驱动可上下移动，当向上移动时，将动片支架4向上顶，顶在支架孔上部形成的阻挡台18上进行上部锁紧，同时，锁销14向上移动顶在销槽的上壁进行下部锁紧。
该圆柱式钻孔倾斜仪的原理为：通过在山洞的基岩上钻孔，将金属柱体1放置在钻好的孔中，金属柱体1的轴线与大地铅垂线偏差小于0.1度，以保证能够将摆支架的轴心线调整到与铅垂线重合。电容动片6在两个电容定片12的中间时为电学零点，电容动片6轴心倾斜时电容动片6相对电容定片12的间距产生位移变化，电容发生变化，电路板5将该位移转换为电信号，进而生成测量数据。
其优势为：通过设置动片支架4，将电容动片6（即摆锤）安装在动片支架4上，使电容动片6两个侧面与两侧的电容定片6相对的同时电容动片6的外周基本被孔壁包覆，加之动片支架4较大，与电容动片6形成摆体，增加了重量，使得稳定性更高，测得的数据更加准确，由于动片支架4较大，增加了高度，使得吊丝3进一步缩短，减小了断裂风险；此外，通过在山洞的基岩上钻孔将该金属柱体1在孔中，避免了受周边环境因素的干扰，分层设置不同朝向的电容测倾斜组件，实现南北向和东西向均能在该装置中同时检测，增强了检测准确性及可靠性，同时也节约了成本，无需使用两个装置分别朝向不同的方向检测。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等（如果存在）是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，包括金属柱体（1），所述金属柱体（1）中开设有南北向安装位（10）和东西向安装位（11），南北向安装位（10）和东西向安装位（11）呈上下分层式布置，所述南北向安装位（10）和东西向安装位（11）中均安装有电容测倾斜组件，位于东西向安装位（11）中的电容测倾斜组件呈东西向布置，位于南北向安装位（10）中的电容测倾斜组件呈南北向布置；所述电容测倾斜组件包括电容动片（6）、动片支架（4）、吊臂（2）、电容定片（12）以及电路板（5），所述动片支架（4）的中下部设置有贯穿的安装孔（16），所述电容动片（6）安装在动片支架（4）的安装孔（16）中，电容动片（6）的外周面与安装孔（16）的内壁相对，且电容动片（6）与安装孔（16）的内壁之间设置有绝缘块（7），所述动片支架（4）的上部通过吊丝（3）与吊臂（2）连接，所述吊臂（2）安装在金属柱体（1）中并通过吊丝（3）将动片支架（4）悬吊，所述电容定片（12）具有两个，电容定片（12）安装在金属柱体（1）中，电容动片（6）位于两个电容定片（12）之间，电容定片（12）连接电路板（5）。
2.如权利要求1所述的圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，所述动片支架（4）呈板状，所述动片支架（4）为金属材质。
3.如权利要求2所述的圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，所述动片支架（4）呈长方体状，所述电容动片（6）呈圆柱体状，所述安装孔（16）为圆形安装孔，所述电容动片（6）的厚度大于动片支架（4）的厚度，所述电容动片（6）的侧面凸出于动片支架（4）的侧面。
4.如权利要求1-3任一所述的圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，所述动片支架（4）上设置有板槽（15），所述板槽（15）位于安装孔（16）的上方，所述金属柱体（1）上设置有板孔，所述电路板（5）穿过板槽（15）安装在板孔中。
5.如权利要求4所述的圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，所述板槽（15）通过竖向通道（17）与安装孔（16）连通，所述板槽（15）的宽度大于竖向通道（17）的宽度，所述电路板（5）的宽度大于竖向通道（17）的宽度。
6.如权利要求5所述的圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，所述东西向安装位（11）和南北向安装位（10）均包括臂孔、支架孔和定片孔，所述臂孔位于支架孔的上方且与支架孔连通，所述吊臂（2）安装在臂孔中，所述动片支架（4）安装在支架孔中，所述电容定片（12）通过绝缘连接件（13）安装在定片孔中。
7.如权利要求2或3所述的圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，所述动片支架（4）的上部两侧设置有丝孔，所述吊臂（2）的两端通过吊丝（3）连接在动片支架（4）的丝孔上。
8.如权利要求1-3任一所述的圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，所述动片支架（4）上连接有锁摆机构，所述锁摆机构安装在金属柱体（1）中。
9.如权利要求8所述的圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，所述锁摆机构包括减速电机（9）、锁杆（8）和锁销（14），所述锁杆（8）穿过动片支架（4）的上部并与减速电机（9）连接，所述动片支架（4）的上方设置有阻挡台（18），所述锁销（14）安装在动片支架（4）的下部，金属柱体（1）上设置有销槽，所述锁销（14）的下部位于销槽中。
10.如权利要求3所述的圆柱式钻孔倾斜仪，其特征在于，所述绝缘块（7）为弧形绝缘块，绝缘块（7）的内侧弧面与电容动片（6）的外周面贴合，绝缘块（7）的外侧弧面与安装孔（16）的孔壁贴合。
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