[实用新型]井下钻车钻杆姿态测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种井下钻车钻杆姿态测量仪。

背景技术

井下钻车与钻杆的姿态测量一直是煤矿作业中的一个重要问题，是保证钻进方位精确的前提。然而，由于井下工况极其恶劣，受信号屏蔽影响严重，GPS等设备无法正常工作，同时地磁场紊乱，传统的陀螺仪等设备精度大大降低，以MEMS传感系统为例，由于受磁场干扰的影响，方位角始终无法稳定测量；若采用旋转编码器，虽不受磁场干扰的影响，但由于钻车和钻杆在工作中发生急剧的机械振动，导致旋转编码器计数产生偏差，影响最终的测量精度。从实际操作来看，一般采用人工测量钻车与钻杆姿态的方式，不仅难以保证测量精度，也降低了生产效率，浪费人力资源。

尽管超声测距技术已趋于成熟，然而要应用到井下钻车与钻杆姿态测量还需要解决两个问题：第一，需要把所测的距离转化为最终所需的空间姿态角。从文献来看，目前在这方面的研究还较少；第二，大多数超声测距设备都采用收发同体的结构，即发射装置和接收装置是在同一个系统内，受同一个处理器的控制，这样做的好处是处理器能够方便地区分通道并且获知超声传输的时间，公开号为CN 101173986A的实用新型专利《一种无盲区的超声测距仪》即代表了这样一种收发同体的超声测距仪。但是，井下设备往往要求安装和拆卸方便，同时出于安全考虑，要求尽量减少额外的线路，若采用收发同体的结构，发射探头和接收探头间必然存在线路的连接，使系统不够紧凑。

发明内容

本实用新型在于克服上述不足，提供一种可以保证测量精度、提高生产效率并且节约人力的井下钻车钻杆姿态测量仪。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型井下钻车钻杆姿态测量仪包括发射模块和接收模块，所述发射模块含有三个发射探头T₁、T₂和T₃，所述接收模块含有两个接收探头R₁和R₂，R₁和R₂均固定于钻杆上，所述发射模块与接收模块之间通过红外信号进行同步。

本实用新型井下钻车钻杆姿态测量仪，所述接收模块包括超声波接收电路、红外接收电路、温度传感器、按键模块和显示模块，所述超声波接收电路包括CX20106A集成芯片及其外围电路，所述红外接收电路包括TSOP1838SS3V集成芯片及其外围电路；所述温度传感器采用DS18B20单总线数字式温度传感器；所述按键模块包括六个按键；所述显示模块包括数码管组、RS232接口和RS485总线接口。

本实用新型井下钻车钻杆姿态测量仪，所述发射模块和接收模块均采用STM32F103系列 ARM芯片做核心处理器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型井下钻车钻杆姿态测量仪采用收发异体的结构，即发射装置和接收装置分属两个独立的系统，不存在线路的耦合，系统间采用红外信号进行同步，使设备更紧凑，拆装更方便，并且满足安全要求，不仅测量精度高，也提高了生产效率和节约了人力。

附图说明

图1是本实用新型井下钻车钻杆姿态测量仪在煤矿井下巷道内的姿态角测量示意图；

图2是发射探头与接收探头的空间坐标关系图；

图3是发射探头与接收探头红外与超声波信号时序图；

图4是接收探头在工作状态下的程序流程图；

图5是系统硬件组成框图；

图6是接收探头状态切换示意图。

具体实施方式

以下介绍本实用新型的优选实施例，该部分仅仅是对本实用新型的举例说明，而非对本实用新型及其应用或用途的限制。根据本实用新型得出的其它实施方式，也同样属于本实用新型的技术创新范围。方案中有关参数的设定也并不表明只有举例值可以使用。