CN218567644U - 一种地音电标仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种地音电标仪，包括：电气连接的电标仪主体和激励装置；激励装置，包括敲击装置和固定装置；固定装置，用于将敲击装置固定在与地音探头连接的传导装置上；敲击装置，用于在电标仪主体的驱动下敲击传导装置；电标仪主体，用于驱动敲击装置，接收地音变送器反馈的与敲击装置产生的震动对应的震动信号。本申请设置紧固在传导装置的激励装置，激励装置输出可控敲击，敲击传导装置，从而由电标仪主体比较设定输出的震动信号与实际接收到的震动信号的差异，得到校准系数，以便后续上位机利用校准系数校准实际接收到的震动信号，使得地音传感器在使用效果上与实际保持一致，提高了准确度。

Description

一种地音电标仪

技术领域

本申请涉及矿井生产领域，特别涉及一种地音电标仪。

背景技术

地音是指煤岩体在受力变形或破坏过程中以弹性波的形式释放应变能的现象。地音信号的多少、大小等指标的变化反映了煤岩体受力情况。通过对煤岩体地音频度和能量的参数的统计分析，了解地音在突出(或冲击地压)前的活动规律及特征，从而可以实现地音监测技术对矿井动力灾害的预测预报。

冲击地压发生是一个能量渐变到突变的过程，即煤岩体从微小破裂到破坏的过程，因为煤岩体是一种非均质体，其中存在各种微裂隙、孔隙等，以致煤岩体在受外力作用时就会在这些缺陷部位产生应力集中，发生突发性破裂，使积聚在煤岩体中的能量得以释放，且以弹性波的形式向外传播。这就是煤岩体在地应力、瓦斯压力及采掘作用等影响下产生的地音现象。植入煤体中的锚杆作为声波的传导体，将地音信号传导至地音传感器。

地音信号的多少、大小等指标的变化反映了岩体受力的情况。表征地音的参量包括：分级事件数、总事件数、能率、地音信号的频度等，它们分别反映了地音信号或者地音事件的不同特征。它们表征了煤岩体内部变形或破坏的情况，故通过对地音信号的采集、处理、分析和研究可以推断煤层内部的形态变化。

对某一区域连续进行地音监测，并系统地分析地音事件的频度、能量等一系列地音参量，找出地音活动规律，以此判断煤岩体受力状态和破坏过程，评价煤岩体的稳定性，预测预报冲击地压、煤与瓦斯突出以指导煤矿安全生产。

近年来，国内陆续出现了利用地音技术进行煤矿冲击地压方面的监测预报。现有市面上的地音传感器大多都是安装在锚杆上，在出厂前，会在各自厂家的特定工装上，进行灵敏度以及一致性标定。但是即使是经过出厂标定的传感器的一致性在实际应用现场时，还会受到安装条件的影响，例如锚杆的锚固长度、传感器与锚杆的耦合方式，耦合程度等。由于安装差异带来的地音信号强度差异性会给地音数据的后期分析带来偏差。目前所有利用地音技术的产品都存在这个问题。

为此，本申请的目的就是提出一种能够在井下环境，对传感器的一致性进行现场标定的仪器，通过电标仪在现场对传感器进行标定，以达到地音传感器在使用效果上真正做到一致性。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种地音电标仪12，能够在现场对传感器进行标定，从而提高地音传感器11的精准度。其具体方案如下：

一种地音电标仪12，包括：电气连接的电标仪主体6和激励装置7；

所述激励装置7，包括敲击装置72和固定装置71；

所述固定装置71，用于将所述敲击装置72固定在与地音探头3连接的传导装置13上；

所述敲击装置72，用于在所述电标仪主体6的驱动下敲击所述传导装置13；

所述电标仪主体6，用于驱动所述敲击装置72，接收地音变送器5反馈的与所述敲击装置72产生的震动对应的震动信号。

可选的，所述敲击装置72为电磁弹射装置。

可选的，所述电标仪主体6，还包括电池，所述电池，用于为所述电标仪主体6、所述激励装置7和地音传感器11供电。

可选的，所述电标仪主体6上还包括操作面板，用于接收用户输入的操作指令。

可选的，所述电标仪主体6上还包括显示器。

可选的，所述电标仪主体6，还用于发送参数设定信号至所述地音变送器5。

可选的。

可选的，所述固定装置71，用于将所述敲击装置72固定在与地音探头3连接的锚杆1或紧固螺母2上。

可选的，当所述固定装置71固定在所述紧固螺母2上时，所述固定装置71外形与所述紧固螺母2配套，以使所述固定装置71可卡接在所述紧固螺母2上，所述固定装置71的内表面贴合所述紧固螺母2；

所述敲击装置72位于所述固定装置71内，所述固定装置71内表面开设有与所述敲击装置72对应的弹出口74，以使所述敲击装置72在敲击时从所述固定装置71中弹出敲击所述紧固螺母2的表面。

可选的，当所述固定装置71固定在所述锚杆1上时，所述固定装置71包括分别为两个半圆的第一部分711和第二部分712；

所述第一部分711和所述第二部分712通过固定装置71合拢包裹所述锚杆1，所述第一部分711和所述第二部分712与所述锚杆1接触的内表面设置有防滑层73，所述敲击装置72安装在所述第一部分711，所述第一部分711内表面开设有与所述敲击装置72对应的弹出口74。

本申请中，地音电标仪12，包括：电气连接的电标仪主体6和激励装置7；激励装置7，包括敲击装置72和固定装置71；固定装置71，用于将敲击装置72固定在与地音探头3连接的传导装置13上；敲击装置72，用于在电标仪主体6的驱动下敲击传导装置13；电标仪主体6，用于驱动敲击装置72，接收地音变送器5反馈的与敲击装置72产生的震动对应的震动信号。

本申请设置能够紧固在传导装置13的激励装置7，由电标仪主体6驱动激励装置7输出可控的敲击，再由电标仪主体6接收地音传感器11反馈的震动信号，从而比较设定输出的震动信号与实际接收到的震动信号的差异，从而得到校准系数，以便后续上位机利用校准系数校准实际接收到的震动信号，从而能够得到实际的震动信号，使得地音传感器11在使用效果上与实际保持一致，提高了检测结果的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种地音电标仪结构示意图；

图2为本申请实施例公开的一种激励装置结构示意图；

图3为本申请实施例公开的另一种激励装置结构示意图；

图4为本申请实施例公开的一种显示器界面示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

具体的，地音传感器11包括传导装置13、地音探头3和地音变送器5，传导装置13安装于被检测的煤岩体中，用于接收煤岩体中产生的地音信号，地音探头3与传导装置13连接，能够将传导装置13上的动能信号转变为电信号发送至地音变送器5，地音变送器5则可以根据地音探头3反馈的电信号得到具体的地音震动强度，实现地音检测。

本申请实施例公开了一种地音电标仪12，参见图1所示，该装置包括：电气连接的电标仪主体6和激励装置7；

激励装置7，包括敲击装置72和固定装置71；

固定装置71，用于将敲击装置72固定在与地音探头3连接的传导装置13上；

敲击装置72，用于在电标仪主体6的驱动下敲击传导装置13；

电标仪主体6，用于驱动敲击装置72，接收地音变送器5反馈的与敲击装置72产生的震动对应的震动信号。

具体的，通过将激励装置7固定在地音传感器11的传导装置13上，使得其中的敲击装置72能够敲击传导装置13，输出指定的震动信号，使得地音变送器5接收到地音探头3检测到的震动信号，并反馈给电标仪主体6，电标仪主体6便可以根据接收到震动信号对比输出的指定的震动信号的强度，通过两者的差值或比值，得到校准系数，从而使得后续上位机在接收到地音传感器11反馈的震动信号后能够根据校准系数对接收到的震动信号进行校准，得到实际的震动信号强度。

例如，电标仪主体6驱动敲击装置72输出能量为1000的震动，敲击装置72敲击后，地音变送器5最终在专用锚杆1与煤体的锚固长度、耦合程度、以及探头与锚杆1连接处的耦合性等因素的影响下检测到震动信号的强度为600，此时，便可以得知实际震动强度与检测到的震动强度比值为1：0.6并作为校准系数，通过将校准系数发送至上位机，上位机在后续实际使用过程中接收到地音传感器11反馈的震动信号后便可以利用校准系数校准，例如，接收到地音传感器11反馈的震动信号的强度为960，那么在校准系数在上述的为1：0.6情况下，实际震动强度便为1600。

具体的，为了提高标定时的精准度再一次测试时可以驱动敲击装置72多次敲击，例如，电标仪主体6驱动敲击装置72快速重复敲击传导装置134次，产生4次震动信号，以作为参考用于消除误差。

可以理解的是，激励装置7和电标仪主体6均预先进行过调试，使得电标仪主体6在设定指定的敲击能量后，激励装置7能够准确的对应的输出相应的敲击力量。

可见，本申请实施例设置能够紧固在传导装置13的激励装置7，由电标仪主体6驱动激励装置7输出可控的敲击，再由电标仪主体6接收地音传感器11反馈的震动信号，从而比较设定输出的震动信号与实际接收到的震动信号的差异，从而得到校准系数，以便后续上位机利用校准系数校准实际接收到的震动信号，从而能够得到实际的震动信号，使得地音传感器11在使用效果上与实际保持一致，提高了检测结果的准确度。

具体的，为了方便使用，电标仪主体6中还可以包括电池，电池，用于为电标仪主体6、激励装置7和地音传感器11供电。使得地音电标仪12的使用不会受到使用场地没有电源的限制，提高了地音电标仪12的场地适应能力。

此外，为了便于操作地音电标仪12，电标仪主体6上还可以包括操作面板，用于接收用户输入的操作指令，也还可以包括显示器。通过操作面板用户可以控制激励装置7输出的敲击能量，以及触发敲击以及开关等操作，显示器则可以显示具体参数、地音电标仪12状态以及后续地音变送器5反馈的数值等参数。

具体的，为了消除噪音信号电标仪主体6可以敲击前预先发送参数设定信号至地音变送器5，设定地音变送器5中的程控增益设置，例如，设置为1，并将地音变送器5内的触发门限设置为1.2V，消除井下现场的噪声信号，因为噪声信号一般为小信号，不可能达到1.2V门槛。

具体的，电标仪主体6，还可以包括用于与上位机通信的无线通信模块和/或通信接口，以便在得到校准系数后能够反馈给上位机，以便上位机在后续处理地音变送器5反馈的地音信号时能够进行有效的响应补偿处理。

具体的，固定装置71，可以将敲击装置72固定在与地音探头3连接的锚杆1或紧固螺母2上，从而直接敲击地音传感器11传导装置13使得地音探头3的检测数值与敲击装置72的敲击能量近乎相等。

进一步的，本申请实施例还公开了一种地音电标仪12，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。

具体的，当固定装置71固定在紧固螺母2上时，固定装置71外形与紧固螺母2配套，以使固定装置71可卡接在紧固螺母2上，固定装置71的内表面贴合紧固螺母2；

敲击装置72位于固定装置71内，固定装置71内表面开设有与敲击装置72对应的弹出口74，以使敲击装置72在敲击时从固定装置71中弹出敲击紧固螺母2的表面。

具体的，紧固螺母2通常为六角螺母，因此，参见图2所示，固定装置71可以成类似于扳手的形状与紧固螺母2配套，从而卡接在紧固螺母2上，不会发生横向移动，此时，敲击装置72就可以安装在固定装置71内从侧面敲击紧固螺母2的表面，避免固定装置71与紧固螺母2之间产生垂直方向的位移，确保敲击能量能够尽可能的传递到传导装置13上，确保检测结果的准确性。当然，固定装置71也可以完全的与紧固螺母2嵌套，使得敲击装置72可以安装在任意位置对紧固螺母2的表面进行敲击，不会造成固定装置71与紧固螺母2之间的相对位移。

进一步的，敲击装置72可以为电磁弹射装置，敲击装置72得电后可以驱动相应的弹射块弹射敲击传导装置13，然后通过自身的复位结构，例如，弹簧等结构自动缩回，得电后再次敲击，从而实现多次敲击。

可以理解的是，敲击装置72为电磁弹射装置时，可以预先将敲击装置72输出的动能以及所需的电能进行一一对应，例如在生产敲击装置72时，从而使得通过在电标仪主体6上设置输出电压或设置输出能量，敲击装置72便可以敲击出对应的能量，例如，敲击装置72输出1000能量时，需要1.5V电压充能，敲击装置72输出1500能量时，需要1.8V电压充能。

具体的，当固定装置71固定在锚杆1上时，固定装置71包括分别为两个半圆的第一部分711和第二部分712；

第一部分711和第二部分712通过固定装置71合拢包裹锚杆1，第一部分711和第二部分712与锚杆1接触的内表面设置有防滑层73，敲击装置72安装在第一部分711，第一部分711内表面开设有与敲击装置72对应的弹出口74。

具体的，锚杆1通常为圆柱形，因此，当固定装置71固定在锚杆1上时，需要能够包裹住锚杆1从而固定在锚杆1上，同时避免敲击装置72敲击锚杆1时使得激励装置7位移，参见图3所示，固定装置71包括两个独立的半圆，两个半圆合拢后能够包裹住锚杆1，同时为了避免在圆柱形的锚杆1上滑动，固定装置71的第一部分711和第二部分712与锚杆1接触的内表面均设置有防滑层73，增加与锚杆1表面的摩擦力，避免滑动，同时在第一部分711内表面开设有与敲击装置72对应的弹出口74，当然防滑层73上也对应的预留出了孔洞，以便敲击装置72可以正常弹出。

具体的，在一种具体应用场景中，可以用四芯电缆4连接电标仪主体6与地音变送器5，将电标仪激励装置7卡固在锚杆1与地音探头3连接处的紧固螺母2上。电标仪主体6内电池可为自身以及地音变送器5供电，参见图4所示，操作电标仪面板，选择“校准”功能，按光标提示输入工作面编号、传感器编号，标定仪主体首先给地音变送器5发送设置命令，将地音变送器5内的程控增益设置为1，将地音变送器5内的触发门限设置为1.2V，消除井下现场的噪声信号，设置完成后，地音变送器5的采集功能出于空闲状态，等待激励装置7发出敲击信号。设置完成后，电标仪主体6给激励装置7发送指令，使激励装置7内的敲击装置72中的敲击头快速重复弹出4次，击打紧固螺母2，击打过程中，地音探头3接收到震动信号，并且震动信号超过触发门限，地音变送器5自动开始采集，地音变送器5将采集到的4次震动信号数据传输至电标仪主体6，电标仪主体6对震动信号进行计算，得出该传感器的校准系数。

具体的，在井下依次对所有地音传感器11进行如上标定，电标仪自动存储各个传感器的校准系数，并且按工作面、工作编号进行区分。上井后，打开标定仪主体，选择“查看”功能，利用按键依次显示各传感器的校准系数，并将每个传感器的校准系数输入上位机软件，上位机软件在数据处理时会自动结合每个传感器的校准系数进行响应补偿处理。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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)

1.一种地音电标仪(12)，其特征在于，包括：电气连接的电标仪主体(6)和激励装置(7)；

所述激励装置(7)，包括敲击装置(72)和固定装置(71)；

所述固定装置(71)，用于将所述敲击装置(72)固定在与地音探头(3)连接的传导装置(13)上；

所述敲击装置(72)，用于在所述电标仪主体(6)的驱动下敲击所述传导装置(13)；

所述电标仪主体(6)，用于驱动所述敲击装置(72)，接收地音变送器(5)反馈的与所述敲击装置(72)产生的震动对应的震动信号。

2.根据权利要求1所述的地音电标仪(12)，其特征在于，所述敲击装置(72)为电磁弹射装置。

3.根据权利要求1所述的地音电标仪(12)，其特征在于，所述电标仪主体(6)，还包括电池，所述电池，用于为所述电标仪主体(6)、所述激励装置(7)和地音传感器(11)供电。

4.根据权利要求1所述的地音电标仪(12)，其特征在于，所述电标仪主体(6)上还包括操作面板，用于接收用户输入的操作指令。

5.根据权利要求4所述的地音电标仪(12)，其特征在于，所述电标仪主体(6)上还包括显示器。

6.根据权利要求5所述的地音电标仪(12)，其特征在于，所述电标仪主体(6)，还用于发送参数设定信号至所述地音变送器(5)。

7.根据权利要求6所述的地音电标仪(12)，其特征在于，所述电标仪主体(6)，还包括用于与上位机通信的无线通信模块和/或通信接口。

8.根据权利要求1至7任一项所述的地音电标仪(12)，其特征在于，所述固定装置(71)，用于将所述敲击装置(72)固定在与地音探头(3)连接的锚杆(1)或紧固螺母(2)上。

9.根据权利要求8所述的地音电标仪(12)，其特征在于，当所述固定装置(71)固定在所述紧固螺母(2)上时，所述固定装置(71)外形与所述紧固螺母(2)配套，以使所述固定装置(71)可卡接在所述紧固螺母(2)上，所述固定装置(71)的内表面贴合所述紧固螺母(2)；

所述敲击装置(72)位于所述固定装置(71)内，所述固定装置(71)内表面开设有与所述敲击装置(72)对应的弹出口(74)，以使所述敲击装置(72)在敲击时从所述固定装置(71)中弹出敲击所述紧固螺母(2)的表面。

10.根据权利要求8所述的地音电标仪(12)，其特征在于，当所述固定装置(71)固定在所述锚杆(1)上时，所述固定装置(71)包括分别为两个半圆的第一部分(711)和第二部分(712)；

所述第一部分(711)和所述第二部分(712)通过固定装置(71)合拢包裹所述锚杆(1)，所述第一部分(711)和所述第二部分(712)与所述锚杆(1)接触的内表面设置有防滑层(73)，所述敲击装置(72)安装在所述第一部分(711)，所述第一部分(711)内表面开设有与所述敲击装置(72)对应的弹出口(74)。

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