CN201285287Y - 栅盘式岩层位移监测仪 - Google Patents
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Abstract
一种栅盘式岩层位移监测仪，包括位移传感单元、信息采集处理单元、拉线张紧机构，其中：位移传感器单元的结构如下：在固定在壳体上的支撑电路板上竖直安装支承台，在支承台上安装一转轴，支承台两侧的转轴上由内向外依次固定位移转换轮和光栅盘，在支撑电路板上对应于光栅盘位置安装光电耦合器，光栅盘栅线部分插在光电耦合器凹槽里面，光电耦合器的输出端连接信息采集处理单元；拉线从上向下穿过壳体上侧后在位移转换轮上缠绕至少一圈后再缠绕在拉线张紧机构上。本实用新型由于位移传感器单元的使用光栅盘的转动作为光电耦合器信号采集的信号源，因此结构简单、光电耦可直接测得数字脉冲信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种岩层位移监测仪，特别涉及一种栅盘式岩层位移监测仪。
背景技术
目前，工程中检测位移的传感器和监测仪种类较多，各具特色，各有其适用范围，但是，对土木、水利、道路、矿山的开采及地下工程中岩体、巷道岩层内部的位移自动监测和预报的仪器却不多见，尤其是对高精度、大位移的实时自动监测几乎是空白，例如，在煤炭开采中巷道围岩内部压力突变引起的冲击矿压、煤炭回采时采掘对巷道顶(底)板、煤柱等岩层内部位移变化引起的冒顶、底臌、岩爆等引起的安全事故，至今尚缺少可靠的，能够实时自动监测和预报的仪器，尤其在煤炭开采中尚缺少在地面上实现对井下巷道位移不间断的实时自动监测和预报。
本人在200610113800.x号专利申请(公开号为CN 1936500A)中申请一种岩层位移监测仪，利用拉力线牵动位移转换轮，带动光栅环转动，利用光栅环和固定光栅片之间的光栅移动，变岩层位移为机械转动，再变为光栅干涉条纹变化，进一步变为可计数的电子信号，从而快速和准确的检测出微小的岩层位移变化，可实现高精度、大位移检测。
但依据上述申请制作的岩层位移监测仪，与本实用新型比较不足之处是：光栅环的制作工艺和结构较为复杂，条纹信息为模拟信号，须转换成数字信号，因此电路略显复杂。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种制作工艺和结构更为简单、可直接测得数字脉冲信号的栅盘式岩层位移监测仪。
本实用新型栅盘式岩层位移监测仪，包括位移传感单元、信息采集处理单元、拉线张紧机构，其中：
所述位移传感器单元的结构如下：在固定在壳体上的支撑电路板上竖直安装支承台，在所述支承台上安装一转轴，所述支承台两侧的转轴上由内向外依次固定位移转换轮和光栅盘，在所述支撑电路板上对应于所述光栅盘位置安装光电耦合器，所述光栅盘栅线部分插在所述光电耦合器凹槽里面，所述光电耦合器的输出端连接信息采集处理单元；
拉线从上向下穿过壳体上侧后在所述位移转换轮上缠绕至少一圈后穿过壳体下侧再缠绕在所述拉线张紧机构上。
本实用新型栅盘式岩层位移监测仪，其中：所述拉线分为上段和下段，所述上段和所述下段分别缠绕并固定在所述位移转换轮上。
本实用新型栅盘式岩层位移监测仪，其中：所述光电耦合器的凹槽里设有与光栅盘栅线部分相配合的光栅板。
本实用新型栅盘式岩层位移监测仪，其中：所述光栅盘为金属栅盘或胶质栅盘。
本实用新型栅盘式岩层位移监测仪由于位移传感器单元的使用光栅盘的转动作为光电耦合器信号采集的信号源，因此结构简单、光电耦合器可直接测得数字脉冲信号。
附图说明
图1是本实用新型栅盘式岩层位移监测仪的主视图；
图2是图1的B-B向剖视图；
图3是图2的A-A向剖视图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型栅盘式岩层位移监测仪作进一步说明。
参见图1、图2、图3，本实用新型栅盘式岩层位移监测仪，包括位移传感单元、信息采集处理单元、拉线张紧机构，其中的位移传感器单元的结构如下：
在固定在壳体2上的支撑电路板3上竖直安装支承台14B，在支承台14B上安装一转轴6A，支承台14B两侧的转轴6A上由内向外依次固定位移转换轮7A，7B和光栅盘4A，4B，光栅盘4A，4B为金属栅盘或胶质栅盘，其栅线为辐射状；
在支撑电路板3上对应于光栅盘4A，4B位置安装光电耦合器5A，5B，光栅盘4A，4B栅线部分插在光电耦合器5A，5B凹槽里面，光电耦合器5A，5B的输出端连接信息采集处理单元；光电耦合器5A，5B直接采集光栅盘4A，4B上的栅格信息，通过改变栅格信息可提高岩层位移监测仪的测量精度；光电耦合器5A，5B的凹槽里还可以设有与光栅盘4A，4B栅线部分相配合的光栅板，以便通过光栅干涉法提高测量精度；
拉线1A，1B从上向下穿过壳体2上侧后可以在位移转换轮7A，7B上缠绕至少一圈后穿过壳体2下侧再缠绕在拉线张紧机构上。拉线1A，1B分为上段和下段(下段即收紧线8A，8B)，上段和下段分别缠绕并固定在位移转换轮7A，7B上。
所述信息采集处理单元与现有技术类似，见图1，由安装在电路板21上的单片机控制模块19、声光警报模块18、无线通信模块22、RS485通信模块17和电源转换模块20A，20B构成，所述光电耦合器5A，5B的输出端连接所述单片机控制模块19的输入端，所述单片机控制模块的输出端分别连接所述声光警报模块18、无线通信模块22和RS485通信模块17，所述电路板21固定在所述壳体2上。
在所述壳体2外设有拉线张紧机构，见图1，拉线张紧机构的支承台14A由硬塑料制成的，安装在壳体2上，一金属转轴6A固定在支承台14A上，所述支承台14A两侧的金属转轴6B上由内向外安装依次安装由硬塑料制成的收线轮13A，13B、硬塑料摩擦轮12A，12B、扭簧9A，9B和压紧弹簧11A，11B。所述扭簧9A，9B的一个簧臂固定在摩擦轮12A，12B上，另一簧臂固定在壳体2上，压紧弹簧11A，11B一端压在摩擦轮12A，12B上，另一端通过调节螺栓10A，10B使摩擦轮12A，12B收线轮13A，13B，所述收紧线8A，8B绕在收线轮13A，13B上，收紧线8A，8B的一端穿过壳体2的一侧壁，固定在位移轮7A，7B上，当位移轮7A，7B转动时，通过收紧线8A，8B带动张紧轮11A，11B同步转动，在摩擦力作用下，摩擦轮12A，12B和扭簧9A，9B的一个簧臂将随张紧轮11A，11B一起转动，扭簧9A，9B产生与收紧线8A，8B拉力相等的回复力，当收紧线8A，8B拉力大于张紧轮11A，11B和摩擦轮12A，12B之间的最大静摩擦力时，张紧轮11A，11B将克服摩擦力继续转动，而扭簧9A，9B的回复力始终与收紧线8A，8B拉力相平衡，使收紧线8A，8B始终处于拉紧状态。
本实用新型栅盘式岩层位移监测仪由于位移传感器单元的使用光栅盘的转动作为光电耦合器信号采集的信号源，因此结构简单、光电耦合器可直接测得数字脉冲信号。
本实用新型栅盘式岩层位移监测仪的实际使用时，由数个岩层位移监测仪、一个通信主机、RS485总线、直流电源线和遥控器组成一个完整的系统，通信主机连接RS485总线，每个岩层位移监测仪均挂在总线上，遥控器和岩层位移监测仪之间通过无线方式连接，在一个系统中，可以使用多个遥控器。岩层位移监测仪经RS485总线和通信主机建立联系，通信主机通过压频转换模块和井下通信分站建立联系，井下通信分站再传输到地面监控总站，地面监控总站又将频率信号转换为岩层位移信息。实现由地面总站远距离实时自动监测煤巷顶板岩层位移。遥控器用于现场查询位移参数；当需要查询位移参数时，在岩层位移监测仪附近打开遥控器，即监控最近的岩层位移监测仪，及时地取出此岩层位移监测仪监测到的位移数据，一般遥控器供井下现场人员使用。
本实用新型栅盘式岩层位移监测仪可安装在巷道顶、底板上、围岩体表面，拉力线通过钻孔固定在待测的岩(煤)层上，当发生岩层位移时，位移电信号通过电缆线传送到信息采集处理单元处理后，转换成岩层位移信息，经可视化处理，显示巷道顶板及围岩岩层位移变化规律图。本实用新型栅盘式岩层位移监测仪既可监测岩(煤)层的绝对位移量，也可监测位移变化速率，当位移量或位移速率超过安全界限时，形成系统后可从地面监控总站实施对井下巷道自动报警，实现对井下巷道顶板及围岩体岩层位移远距离实时自动监测，避免因顶板冒落、冲击矿压引起的安全事故。本实用新型栅盘式岩层位移监测仪结构简单、操作方便、既适用于小位移高精度测量，也适用于大位移高精度的自动监测。该系统能够广泛应用在矿山开采、土木、水利、道路等施工过程中对围岩体、巷道顶底板、制成岩体等岩层位移进行有效地自动实时监测，及时消除生产安全隐患，也为巷道及支撑岩体设计提供依据。目前，已用于煤矿巷道顶板及煤岩的井下和地面远距离实时自动监测。
以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种栅盘式岩层位移监测仪，包括位移传感单元、信息采集处理单元、拉线张紧机构，其特征在于：所述位移传感器单元的结构如下：
在固定在壳体(2)上的支撑电路板(3)上竖直安装支承台(14B)，在所述支承台(14B)上安装一转轴(6A)，所述支承台(14B)两侧的转轴(6A)上由内向外依次固定位移转换轮(7A，7B)和光栅盘(4A，4B)，在所述支撑电路板(3)上对应于所述光栅盘(4A，4B)位置安装光电耦合器(5A，5B)，所述光栅盘(4A，4B)栅线部分插在所述光电耦合器(5A，5B)凹槽里面，所述光电耦合器(5A，5B)的输出端连接信息采集处理单元；
拉线(1A，1B)从上向下穿过壳体(2)上侧后在所述位移转换轮(7A，7B)上缠绕至少一圈后穿过所述壳体(2)下侧再缠绕在所述拉线张紧机构上。
2.根据权利要求1所述的栅盘式岩层位移监测仪，其特征在于：所述拉线(1A，1B)分为上段和下段，所述上段和所述下段分别缠绕并固定在所述位移转换轮(7A，7B)上。
3.根据权利要求2所述的栅盘式岩层位移监测仪，其特征在于：所述光电耦合器(5A，5B)的凹槽里设有与光栅盘(4A，4B)栅线部分相配合的光栅板。
4.根据权利要求3所述的栅盘式岩层位移监测仪，其特征在于：所述光栅盘(4A，4B)为金属栅盘或胶质栅盘。
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| CN101929845A (zh) * | 2010-08-24 | 2010-12-29 | 安里千 | 巷道围岩离层位移监测仪 |
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