[发明专利]杆式岩层位移监测仪及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩层断面测量仪器，特别是涉及一种能够测量岩层及煤层间位移的杆式岩层位移监测仪及系统。

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。

但依据上述申请制作的离层位移监测仪，在实际应用中存在下述不足：

1、拉力线自身会产生微小变形，导致测量精度下降；

2、由于采用拉线传递位移，故难以辨别岩层位移方向；

3、受精度限制，只适合于软岩及位移较大的岩层位移监测。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种因不使用拉力线而不会由于拉力线自身的自然延长导致测量精度下降、能够辨别岩层位移方向、精度更高而适合硬岩及位移较小的岩层位移监测的杆式岩层位移监测仪及系统。

本发明杆式岩层位移监测仪，包括位移传感单元和信息采集处理单元，其中：位移传感单元包括传感器框架、位移传递机构、使用光栅检测法将位移转换为电信号的光栅位移检测器单元、位移方向识别器单元；

传感器框架的结构如下：筒状的传感器壳体右端上下两侧对径开有轴向的矩形滑槽，所述传感器壳体内从左至右依次安装有第一支承板、第二支承板、第三支承板，矩形滑槽左侧装有左密封堵头，右侧装有右密封堵头；

位移传递机构的结构如下：在所述传感器壳体外装有始终罩住所述矩形滑槽的位移套筒，两端固定在位移套筒上的连动杆穿过矩形滑槽，所述连动杆的中间部位用连动套固定在所述位移连动杆上，所述位移连动杆可滑动地地穿过所述左密封堵头和所述第三支承板并与光栅位移检测器单元连接；

光栅位移检测器单元包括固定在传感器框架支承板上的带有定光栅板的光电耦合器和与之相配合的动光栅板，光栅位移检测器单元的信号和电源线连接在传感器框架左侧的接线端子上；

位移方向识别器单元的结构如下：微动滑块套在位移连动杆上，传动杆左端固定在所述微动滑块上，右端连接微动杆，所述微动杆右侧为电路板上的触点开关，电路板固定在传感器壳体上；位移方向识别器单元的所述触点开关连接所述的所述接线端子；

所述接线端子连接至信息采集处理单元。

本发明杆式岩层位移监测仪，其中：光栅位移检测器单元的结构如下：

上导向滑轨和下导向滑轨两端分别固定在第一支承板和第三支承板上，左导向滑块和右导向滑块分别安装在第二支承板两侧的上导向滑轨和下导向滑轨之间，贴有动光栅板的有机玻璃板穿过第二支承板的滑槽，有机玻璃板的左端安装在左导向滑块上，有机玻璃板的右端安装在右导向滑块上并通过右导向滑块与位移连动杆相连接，带有一个小定光栅板的光电耦合器安装在第二支承板上，动光栅板在光电耦合器凹槽内的部分与和小定光栅板紧密接触，所述的光电耦合器信号和电源线连接在传感器框架结构左侧的接线端子上。

本发明杆式岩层位移监测仪，其中：

第一支承板、第二支承板中间位置设有第四支承板；

光栅位移检测器单元的结构如下：

贴有第二动光栅板的第二有机玻璃板与有机玻璃板并排穿过第二支承板和第四支承板的滑槽，并可在滑槽内滑动，有机玻璃板的长度是第二有机玻璃板的两倍，第一磁铁固定在左导向滑块右侧；第二有机玻璃板的左端固定第二磁铁，右端安装磁性卡块，第二支承板右侧表面与磁性卡块相对应的部位固定一磁块，带有一个定光栅板的第二光电耦合器安装在第四支承板上，第二动光栅板可在第二光电耦合器的凹槽内滑动，第二动光栅板在第二光电耦合器凹槽内的部分与定光栅板紧密接触，所述的第二光电耦合器信号和电源线连接在传感器框架结构左侧的接线端子上。

本发明杆式岩层位移监测仪，其中：

第一支承板、第二支承板中间位置设有第四支承板；