專利名稱：多參量地下管道軌跡探測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種探測儀，特別涉及一種應(yīng)用于用非開挖技術(shù)埋設(shè)的深埋管線進(jìn)行定位的多參量地下管道軌跡探測儀。
背景技術(shù)：
目前，非開挖技術(shù)在城市市政施工中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是由于用非開挖技術(shù)埋設(shè)的管線屬于深埋管線，埋藏深度大、埋深變化大，因而目前常規(guī)的管線探測技術(shù)和儀器難以，甚至是無法對這一類管線進(jìn)行定位、探測。在管線探測的物探報告上往往采用開天窗的虛線表示該部位有這類管線通過。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的技術(shù)問題是要提供一種能對開挖技術(shù)埋設(shè)的深埋管線進(jìn)行定位的多參量地下管道軌跡探測儀。
為了解決以上的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種多參量地下管道軌跡探測儀，該探測儀包括地下和地面部分，地下部分包括儀器本體、定向探頭和信號傳輸載體，儀器本體包括操作面板、顯示面板、
通訊接口，儀器本體的串口經(jīng)信號傳輸載體與地面上的上位機連接；儀器本體內(nèi)設(shè)有單片機，定向探頭的定向探管中安裝由三軸加速度傳
感器測量電路和三軸磁通門傳感器測量電路，二路測量電路測得的探頭傾角、方位及工具面的信號依次經(jīng)信號處理電路、多路開關(guān)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路送入單片機，單片機控制處理后的信號經(jīng)信號傳輸載體傳送至地面的上位機進(jìn)行顯示。
定向探頭的定向探管是確定斜角、方位角、工具面角，是由三軸重力加速度傳感器和三軸磁通門傳感器及相應(yīng)的電路組成，三軸正交的重力加速度傳感器和三軸正交的磁通門傳感器的三個軸保持一致。
定向探頭的定向探管中安裝有三個在空間上相互垂直的加速度傳感器。加速度傳感器用以測量地球的重力場在以定向探管中心軸為
Z軸，及二個與Z軸垂直，并且相互正交的X、 Y軸三個方向的加速度分量，而磁通門傳感器測量由加速度傳感器所定義的三個正交軸方向的地球的磁場分量。因而定向探頭無論處于哪種狀態(tài)，都能通過各傳感器的測量值算出斜角、方位角及工具面角。
本實用新型采用由三軸重力加速度傳感器組成的重力加速度測量線路和三軸磁通門傳感器組成的地磁測量線路，并用測得的重力加速度的量值，來精確計算定向探頭的探管狀態(tài)；以三軸磁通門傳感器組成的地磁測量線路，在非磁性干擾環(huán)境對管線的展布方向進(jìn)行測定。
本實用新型利用測量探頭中的重力加速度計和磁通門測得探頭的傾角和方位及工具面，在探頭姿態(tài)與被測物體或須定向的物體的姿態(tài)一致的條件下，將探頭的傾角、方位及工具面作為被測物體或須定向的物體的傾角、方位及工具面。連接定向探頭的定向探管的電纜為測量探頭供電并同時作為信號通道，把探頭得到的信號傳輸給上位機，上位機對這些信號進(jìn)行處理，并以數(shù)字形式顯示出來，提供給定向工作者。
地面部分包括上位機、打印終端和司鉆讀出器。本實用新型的優(yōu)越功效在于
41) 使用三軸加速度傳感器和三軸磁通門傳感器，測量定向探頭在重力場和地磁場中的姿態(tài)；
2) 采用單片機處理數(shù)據(jù)，消除人工讀數(shù)誤差，且在每個測量
點測得多組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)均具有自校驗功能。


圖1為本實用新型的電路原理框圖;圖中標(biāo)號說明
l一加速度傳感器測量電路；
2— 磁通門傳感器測量電路；
3— 信號處理電路；
5—A/D轉(zhuǎn)換電路；7—單片機；9一上位機；
4一多路開關(guān)電路;
6—并行口 ；
8—串口；
IO—電纜。
具體實施方式
請參閱附圖所示，對本實用新型作進(jìn)一步的描述。如圖1所示，本實用新型提供了一種多參量地下管道軌跡探測儀，該探測儀包括地下和地面部分，地下部分包括儀器本體、定向探頭和信號傳輸載體，儀器本體包括操作面板、顯示面板、通訊接口，
儀器本體的RS232串口 8經(jīng)電纜10與地面上的上位機9連接；儀器本體內(nèi)設(shè)有單片機7，定向探頭的定向探管中安裝由三軸加速度傳感器測量電路1和三軸磁通門傳感器測量電路2， 二路測量電路測得的探頭傾角、方位及工具面的信號依次經(jīng)信號處理電路3、多路開關(guān)電路4、 A/D轉(zhuǎn)換電路5經(jīng)并行口 6送入單片機7,單片機7控制處理后的信號經(jīng)電纜10傳送至地面的上位機9進(jìn)行顯示。
定向探頭的定向探管是確定斜角、方位角、工具面角，是由三軸重力加速度傳感器和三軸磁通門傳感器及相應(yīng)的電路組成，三軸重力加速度傳感器和三軸磁通門傳感器的三個軸保持一致。
定向探頭在定向探管中安裝三個在空間上相互垂直的加速度傳感器。加速度傳感器用以測量地球的重力場在以定向探管中心軸為Z軸，及二個與Z軸垂直，并且相互正交的X、 Y軸三個方向的加速度分量，而磁通門傳感器測量由加速度傳感器所定義的三個正交軸方向的地球的磁場分量。因而定向探頭無論處于哪種狀態(tài)，都能通過各傳感器的測量值算出斜角、方位角及工具面角。
地面部分包括上位機、打印終端和司鉆讀出器。本實用新型采用力平衡式加速度傳感器，新興的石英饒性加速度傳感器為其中一種性能較好的加速度傳感器。力平衡加速度傳感器的體積小、結(jié)構(gòu)簡單、堅實可靠；通過精心選擇饒性結(jié)構(gòu)、振動質(zhì)量、位置傳感器、力矩器、伺服電子線路、懸浮方式、阻尼及材料等，能滿足不同的性能和應(yīng)用要求。
20世紀(jì)30年代初，出現(xiàn)了磁通門技術(shù)，它能測定恒定和低頻弱磁場，其基本原理是利用高磁導(dǎo)率、低矯頑力的軟磁材料磁芯在激磁作用下，感應(yīng)線圈出現(xiàn)隨環(huán)境磁場而變的偶次諧波分量的電勢特性，通過高性能的磁通門調(diào)理電路測量偶次諧波分量，從而測得環(huán)境磁場的大小。1936年德國物理學(xué)家Aschenbrenner和Goubau首次采用二
次諧波環(huán)芯探頭測量大地磁場在水平方向上的沖擊波動地磁變化，記錄磁擾并提出磁通門的工作原理，隨后Lapierre、 Autranikian、Vacquier等人對此項技術(shù)做了進(jìn)一步的探索，從而證明了這種技術(shù)的可行性，利用它制成的儀器也不斷的獲得發(fā)展。目前，磁通門傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地球磁場測量、礦石磁場測量、公路車輛感應(yīng)、隨鉆測斜儀、衛(wèi)星姿態(tài)控制等技術(shù)領(lǐng)域。在軍事上，用于磁性武器及尋找地下武器(炮彈、地雷等)和反潛，還可用于預(yù)報天然地震級、空間磁測等。
本實用新型采用由三軸重力加速度傳感器組成的重力加速度測量線路和三軸磁通門傳感器組成的地磁測量線路，同時進(jìn)行方位角測量的測量電路和實時進(jìn)行計算，其中三軸重力加速度傳感器為測量元件，對管線進(jìn)行方位角、管線傾角的測量，以測量重力加速度的量值，
來精確計算測量管線分布狀態(tài)；并輔以三軸磁通門傳感器組成的地磁
測量線路，在非磁性干擾環(huán)境對管線的展布方向進(jìn)行測定。
本實用新型利用測量探頭中的重力加速度計和磁通門測得探頭的傾角和方位及工具面，在探頭姿態(tài)與被測物體或須定向的物體的姿態(tài)一致的條件下，將探頭的傾角、方位及工具面作為被測物體或須定向的物體的傾角、方位及工具面。電纜為測量探頭供電并同時作為信號通道，把探頭得到的信號傳輸給上位機，上位機對這些信號進(jìn)行處理，并以數(shù)字形式顯示出來，提供給定向工作者。
權(quán)利要求1、一種多參量地下管道軌跡探測儀，其特征在于該探測儀包括地下和地面部分，地下部分包括儀器本體、定向探頭和信號傳輸載體，儀器本體的串口經(jīng)信號傳輸載體與地面上的上位機連接；儀器本體內(nèi)設(shè)有單片機，定向探頭的定向探管中安裝由三軸加速度傳感器測量電路和三軸磁通門傳感器測量電路，二路測量電路測得的探頭傾角、方位及工具面的信號依次經(jīng)信號處理電路、多路開關(guān)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路送入單片機，單片機控制處理后的信號經(jīng)信號傳輸載體傳送至地面的上位機進(jìn)行顯示。
2、 按權(quán)利要求1所述的多參量地下管道軌跡探測儀，其特征在于所述的三軸重力加速度傳感器和三軸磁通門傳感器的三個軸保 持一致。
3、 按權(quán)利要求1所述的多參量地下管道軌跡探測儀，其特征在于所述的三軸重力加速度傳感器是三個在空間上相互垂直的加速 度傳感器。
專利摘要一種多參量地下管道軌跡探測儀，儀器本體內(nèi)設(shè)有單片機，定向探頭的定向探管中安裝由三軸加速度傳感器測量電路和三軸磁通門傳感器測量電路，二路測量電路測得的探頭傾角、方位及工具面的信號依次經(jīng)信號處理電路、多路開關(guān)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路送入單片機，單片機控制處理后的信號經(jīng)信號傳輸載體傳送至地面的上位機進(jìn)行顯示。本實用新型的優(yōu)點是用三軸加速度傳感器和三軸磁通門傳感器，測量定向探頭在重力場和地磁場中的姿態(tài)；采用單片機處理數(shù)據(jù)，消除人工讀數(shù)誤差。
文檔編號G01V11/00GK201397397SQ20092007164
公開日2010年2月3日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者司永峰, 廖文新, 張家峰, 來 曾, 楊建剛, 永 王, 王書增, 王治華 申請人:上海市地質(zhì)調(diào)查研究院