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專利名稱：礦壓測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種長(zhǎng)度計(jì)量和流體壓力測(cè)量的儀器，具體地說，它是一種對(duì)煤礦綜采工作面上支掩式液壓支架的活柱下縮量和液壓缸中的流體壓力進(jìn)行測(cè)量和記錄的儀器。
煤礦礦壓的測(cè)量通常分為井下礦壓測(cè)量與記錄和井上數(shù)據(jù)處理兩個(gè)步驟。對(duì)采用支掩式液壓支架的井下礦壓測(cè)量主要是測(cè)量支架活柱的下縮量和支架液壓缸中的流體壓力。巳有的支掩式液壓支架的礦壓測(cè)量?jī)x通常是采用機(jī)械方式測(cè)量和記錄被測(cè)值的，如煤礦科學(xué)研究院北京開采所設(shè)計(jì)的YSZ－1型液壓支架壓力下縮自記儀，它由機(jī)械式下縮位移傳感器、機(jī)械式壓力傳感器、下縮記錄機(jī)構(gòu)，壓力記錄機(jī)構(gòu)和鼓形自記鐘等組成；其中下縮傳感記錄部分由一個(gè)與支架活柱固接在一起的測(cè)量活桿、活桿的制動(dòng)器、活桿的復(fù)位彈簧，和設(shè)在制動(dòng)器上的記錄筆等組成，測(cè)量時(shí)，制動(dòng)器閘住測(cè)量活桿，當(dāng)支架活柱下縮時(shí)，帶動(dòng)測(cè)量活桿向下移動(dòng)，同時(shí)，閘住測(cè)量活桿的制動(dòng)器也隨之下移，使設(shè)在制動(dòng)器上的記錄筆在圓形記錄紙上記錄下被測(cè)量，其圓形記錄紙是由鼓形自記鐘帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的。上述下縮傳感記錄部分從原理上可以行得通，但在實(shí)際測(cè)量中卻存在著問題，由于支架活柱不僅僅是上下移動(dòng)，經(jīng)常是在上下移動(dòng)的同時(shí)伴隨旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而上述機(jī)械位移傳感器與活柱之間又只能是固接的關(guān)系，因此，它不能適應(yīng)這種旋轉(zhuǎn)式上下移動(dòng)，在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量活桿常常發(fā)生卡死現(xiàn)象，使得下縮記錄部分不能正常工作。壓力傳感記錄部分也是通過壓力傳感器中的測(cè)量標(biāo)桿隨壓力變化的移動(dòng)帶動(dòng)一個(gè)四連桿放大機(jī)構(gòu)，使聯(lián)接在四連桿機(jī)構(gòu)上的記錄筆作相應(yīng)的移動(dòng)。記錄筆在圓形記錄紙上記錄下壓力值曲線。通過上述下縮記錄和壓力記錄部分的工作原理可以看出。它們的記錄方式較為原始，且限制了儀器連續(xù)工作的時(shí)間只能在24小時(shí)之內(nèi)，為使儀器連續(xù)工作；每天要下井給儀器換紙，灌墨水，上發(fā)條，使得井下的數(shù)據(jù)采集工作非常煩索，下井頻繁，同時(shí)，由于儀器井下記錄方式的落后，也使得井上的數(shù)據(jù)分析與處理煩索和落后，通常是人工進(jìn)行整理，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。再者，在井下采煤機(jī)通過工作面時(shí)下縮量和壓力的變化是非常重要數(shù)據(jù)，巳有的儀器不能標(biāo)示這一點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是為了克服巳有技術(shù)的缺點(diǎn)提供一種采用電測(cè)方法進(jìn)行下縮量和壓力測(cè)量并用微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的礦壓測(cè)量?jī)x。
本實(shí)用新型的解決方案如下它具有一個(gè)密閉的外殼體，在外殼體下半部的外表壁上固接了支架柱體的緊固圈。外殼體通過該緊固圈安裝在支架活柱與支架柱體的結(jié)合部位。在外殼體內(nèi)的上半部安裝了一個(gè)位移傳感器。該位移傳感器具有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的一端固接一個(gè)滾輪，滾輪的一段弧長(zhǎng)凸出外殼體并與支架活柱緊貼，轉(zhuǎn)軸的另一端固接光柵轉(zhuǎn)盤，在光柵轉(zhuǎn)盤的正反兩側(cè)設(shè)有發(fā)光二極管發(fā)射器和光敏接收器，在外殼體中某個(gè)部位安裝一個(gè)固態(tài)壓阻壓力傳感器。該傳感器通過高壓接頭和軟管與支架液壓缸下腔相接。在外殼體壁上某一部位可設(shè)一個(gè)聲頻窗口，一個(gè)聲頻傳感器安裝在該窗口處。在外殼體內(nèi)還安放著一個(gè)對(duì)上述各傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)處理器和一個(gè)可攜式微機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。信號(hào)處理器與可攜式微機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之間通過電插頭實(shí)現(xiàn)電連接。在可攜式微機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)包括一個(gè)可充電式的工作電源。當(dāng)支架活柱下縮時(shí)。活柱帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪通過轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，光敏接收器將光的明暗變化轉(zhuǎn)變成電脈沖信號(hào)。經(jīng)過信號(hào)處理后送入微機(jī)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；當(dāng)壓力變化時(shí)。壓力傳感器將壓力變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。該信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理后輸出隨壓力線性變化的電壓信號(hào)。送給微機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。當(dāng)采煤機(jī)通過支架時(shí)，聲頻傳感器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。該信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理后輸出一個(gè)階躍信號(hào)。作為噪聲的標(biāo)志信號(hào)送入微機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。
通過上述位移傳感器的結(jié)構(gòu)可以看出，與支架活柱接觸的滾輪完全可以適應(yīng)支架活柱旋轉(zhuǎn)式的上下移動(dòng)。不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，同時(shí)由于該儀采用了微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，使得儀器操作的現(xiàn)代化程度提高。工作人員下井進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時(shí)，只需將可攜式微機(jī)數(shù)據(jù)采集器取下。換上新的微機(jī)數(shù)據(jù)采集器，儀器便可繼續(xù)工作，儀器通過降低功耗的設(shè)計(jì)后，可延長(zhǎng)連續(xù)工作時(shí)間36小時(shí)，可2～3天下井一次，減少了下井次數(shù)。同時(shí)，使井上的數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代化。只需將微機(jī)數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)連機(jī)后，便可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理。
下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明。


圖1，本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)圖圖2，圖1的左視圖圖3，圖1中位移傳感器的A－A剖面圖圖4，位移傳感器及其信號(hào)處理電原理圖圖5，壓力傳感器、噪聲傳感器及其信號(hào)處理電原理圖圖6，微機(jī)數(shù)據(jù)采集器電原理圖圖7，位移傳感器彈性接觸結(jié)構(gòu)的示意圖圖8，圖4中控制信號(hào)時(shí)序圖參見圖1，所述的外殼體的下半部可以是一個(gè)柜子形狀的殼體8，其外部固接兩個(gè)擁抱支架柱體10的緊固圈7，內(nèi)部安放所述的信號(hào)處理器2和可攜式微機(jī)數(shù)據(jù)采集器1；外殼體的上半部可以和下半部分開。通過滑動(dòng)結(jié)構(gòu)聯(lián)接，用來適用不同型號(hào)支架柱體與活柱之間的臺(tái)階，圖中，3為位移傳感器的滾輪，9為支架活柱，11是聲頻窗口，12為壓力傳感器安裝的位置。參見圖2，4為壓力傳感器，5為快速高壓接頭，6為聲頻傳感器，13為軟管。
參見圖3，所述位移傳感器的轉(zhuǎn)軸15安裝在轉(zhuǎn)軸基座14上，轉(zhuǎn)軸的一端是滾輪3，所述光柵采用刻痕間隔相等的明暗相間的條紋，可以采用一個(gè)光柵轉(zhuǎn)盤。也可以采用一對(duì)光柵付，本例采用后者，具體結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)軸的另一端通過動(dòng)光柵座16安裝一個(gè)光柵19，在光柵19的左側(cè)通過定光柵座17安裝光柵18，在定光柵座17上還設(shè)有發(fā)光二極管的安裝凹槽。在光柵19的右側(cè)對(duì)應(yīng)安裝光敏接收器20。圖中，21是傳感器的罩子，22是外殼體。
參見圖7，為使位移傳感器的滾輪3更好地接觸活柱9。在它的外罩24底部設(shè)有一個(gè)滑槽結(jié)構(gòu)23，在外罩后部設(shè)有一個(gè)彈簧結(jié)構(gòu)25。
參見圖4，位移傳感器的信號(hào)處理器需要給出活柱下縮和上升的區(qū)別信號(hào)及代表下縮量的計(jì)數(shù)脈沖；圖中四個(gè)發(fā)光二極管LED安裝在上述定光柵座的凹槽中，四個(gè)光敏接收管對(duì)應(yīng)安裝在上述光敏接收器上，由運(yùn)算放大器30和光敏接收管31、32接成接收放大整形電路，并從輸出端輸出一路方波信號(hào)A，如圖8所示，A信號(hào)經(jīng)過反相器33的反相后再進(jìn)行積分處理，通過與門34與原來的A信號(hào)進(jìn)行邏輯“與”從C點(diǎn)得出A信號(hào)的正跳邊脈沖信號(hào)C，A信號(hào)經(jīng)過上述同樣的處理從D點(diǎn)得出A信號(hào)的負(fù)跳邊脈沖信號(hào)D；由運(yùn)算放大器36和光敏接收管37、38接成與A路信號(hào)相同的接收放大整形電路。并輸出另一路方波信號(hào)B，信號(hào)B是與非門39、40的開門控制信號(hào)。調(diào)整后兩個(gè)發(fā)光二極管相對(duì)于前兩個(gè)發(fā)光二極管的位置，使A、B兩路方波信號(hào)的相位相差 (π)/2 左右。并使活柱下縮時(shí)信號(hào)B的相位超前于信號(hào)A (π)/2 如圖8所示。這時(shí)信號(hào)C通過與非門39輸出它的反相信號(hào)E。而D信號(hào)被阻斷。與非門40輸出高電平，則RS觸發(fā)器42輸出高電平，作為開始對(duì)下縮量計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的標(biāo)志點(diǎn)信號(hào)。同時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖E通過門41輸出；當(dāng)活柱上升時(shí)，信號(hào)B的相位落后于信號(hào)A (π)/2 。參見圖8中信號(hào)B′。這時(shí)，C信號(hào)被阻斷。E點(diǎn)輸出低電平。同時(shí)，D信號(hào)通過與非門40輸出它的相反信號(hào)F′，則RS觸發(fā)器的輸出端置零，門41的輸出端置“1”。為了防爆。該電路的電源開關(guān)采用干簧管門開關(guān)42，安裝在柜門上。門開時(shí)，自動(dòng)斷電。
參見圖5，運(yùn)算放大器50接成一個(gè)差動(dòng)放大器。壓力傳感器51將壓力變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡S壓力線性增長(zhǎng)的電壓信號(hào)。該信號(hào)送給差動(dòng)放大器進(jìn)行放大，通過電位器52調(diào)整放大量。使輸出的電壓適合于A／D轉(zhuǎn)換器的電壓幅度；由噪聲傳感器53采集的噪聲信號(hào)通過電容54的耦合送給由運(yùn)放55接成的比例放大器放大。經(jīng)檢波器56的檢波和濾波器57的濾波輸出隨噪聲強(qiáng)度線性增長(zhǎng)的直流電壓信號(hào)。經(jīng)過一個(gè)RC抗干擾延遲電路后送給門限比較器58。當(dāng)采煤機(jī)通過時(shí)，比較器輸出一個(gè)階躍信號(hào)送給微機(jī)。圖中59是電源電路。其中為了防爆，電源開關(guān)可以采用干簧管門開關(guān)60。
參見圖6。微機(jī)61按存儲(chǔ)器62存儲(chǔ)的程序有序地工作。壓力信號(hào)由A／D轉(zhuǎn)換器63換成數(shù)字信號(hào)。下縮測(cè)量信號(hào)由微機(jī)61讀入，在微機(jī)的控制下，把時(shí)間信號(hào)，噪聲信號(hào)，壓力信號(hào)，長(zhǎng)度信號(hào)存儲(chǔ)于RAM64中。工作結(jié)束后，由串行通知口把RAM中的信號(hào)送到IBM－PC機(jī)處理。圖中65是地址鎖存器。
權(quán)利要求1.礦壓測(cè)量?jī)x，具有一個(gè)密閉的外殼體，在外殼體下半部的外表壁上固接支架柱體10的緊固圈7，通過緊固圈7使外殼體安裝在支架活柱與支架柱體的結(jié)合部位，其特征是a、在外殼體內(nèi)的上半部安裝了一個(gè)位移傳感器。該位移傳感器具有一個(gè)轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸的一端固接一個(gè)滾輪3，滾輪的一段弧長(zhǎng)凸出外殼體并與支架活柱緊貼，轉(zhuǎn)軸的另一端固接光柵轉(zhuǎn)盤，在光柵轉(zhuǎn)盤的正反兩側(cè)設(shè)有發(fā)光二極管發(fā)射器和光敏接收器。b、在外殼體中某個(gè)部位安裝一個(gè)固態(tài)壓阻壓力傳感器，該傳感器通過高壓接頭和軟管與支架液壓缸下腔相接。c、在外殼體壁上某一部位可設(shè)一個(gè)聲頻窗口，一個(gè)聲頻傳感器安裝在該窗口處。d、在外殼體內(nèi)還安放著一個(gè)對(duì)上述各傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)處理器2和一個(gè)可攜式微機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1，信號(hào)處理器2與可攜式微機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1之間通過電插頭實(shí)現(xiàn)電連接，在可攜式微機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中包括一個(gè)可充電式的工作電源。
2.如權(quán)利要求1所述礦壓測(cè)量?jī)x，其特征是所述的位移傳感器安裝在外罩24中，外罩底部設(shè)有一個(gè)滑槽結(jié)構(gòu)23，在外罩后部設(shè)有一個(gè)彈簧結(jié)構(gòu)25。
3.如權(quán)利要求1、2所述的礦壓測(cè)量?jī)x，其特征是所述各傳感器及其信號(hào)處理器的電源開關(guān)是一組干黃管門開關(guān)。所述外殼體為柜子結(jié)構(gòu)。干黃管門開關(guān)安裝在柜門上。
專利摘要本實(shí)用新型是對(duì)煤礦支掩式液壓支架活柱下縮量和液壓缸中的流體壓力進(jìn)行測(cè)量和記錄的儀器。該儀采用了光電位移傳感器3、固態(tài)壓阻壓力傳感器12、聲頻傳感器11，上述各傳感器將活柱9的下縮量、支架液壓缸中的壓力變化和采煤機(jī)的噪聲轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。經(jīng)過信號(hào)處理器2的信號(hào)處理送入一個(gè)可攜式微機(jī)數(shù)據(jù)采集器1中進(jìn)行信號(hào)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。該儀的位移傳感器完成可以適應(yīng)活柱旋轉(zhuǎn)式上下移動(dòng)，同時(shí)，它還具有現(xiàn)代化操作和數(shù)據(jù)處理的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L9/08GK2098677SQ9121835
公開日1992年3月11日 申請(qǐng)日期1991年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月14日
發(fā)明者張長(zhǎng)生, 楊永國, 黃琥琳, 劉海水, 郭育武, 孫林 申請(qǐng)人:西安市華通應(yīng)用科學(xué)研究所, 晉城礦務(wù)局王臺(tái)鋪礦