精巧地質測角器的製作方法

2023-10-09 20:46:14

專利名稱：精巧地質測角器的製作方法
技術領域：
本發明涉及巖層、斷層面等相對地球靜止的物體表面和水平面的夾角的測量和山 坡坡角的測量以及與其相關的機構。
背景技術：
目前，地質工作者所用的地質羅盤(DQY-1型地質羅盤儀)在測量傾角或坡度角時 主要依靠調節長水準器，使氣泡居中然後讀數。其缺點是，由於手動調節，氣泡不易居中，而 且很難保證氣泡嚴格居中，即讀數誤差較大。後來，地質羅盤傾角測量的改進主要設計一 個由玻璃管兩端對接而成玻璃圓環，玻璃圓環內充上透明液體乙醚和一個直徑為4mm的氣 泡，在玻璃圓環的外側標上刻度，在測量傾角或坡度角時，利用乙醚對氣泡的浮力，使氣泡 與刻度線相切即可讀數。地質羅盤傾角測量的改進的缺點是，玻璃管兩端對接而成玻璃圓 環工藝所需的成本較高，而且氣泡與刻度線相切在實際中人的視覺很難準確分辨其到底相 切於圓環上哪一點，只能確定是氣泡所覆蓋的刻度範圍，至於這個範圍中哪一點是氣泡與 其相切的點就很難判斷，增大了讀數誤差。而且對於地形複雜的野外和礦井、隧道等場所出 現的人們需要仰視才可以觀察到的區域，利用現有羅盤，我們測量時對羅盤內的數據的讀 取和和觀察氣泡都較困難。而且現有的羅盤無法通過羅盤確定巖層的真傾角，需要地質工 作者通過經驗判斷，增加了真傾角測量的誤差。

發明內容
為了克服現有的地質羅盤(DQY-1型地質羅盤儀)不能通過羅盤找到巖層的真傾角 的不足和氣泡不易居中和氣泡很難居中的問題，以及地質羅盤傾角測量的改進中的氣泡與 玻璃圓環相切時不能準確地找到相切點的問題。同時為了解決人的手又可以觸及到(如比 人的身高略高的斜坡)但讀數又較困難的區域的測量的問題和現有羅盤測角部分構件生產 工藝複雜和成本高的問題。本發明提供一種精巧地質測角器，該發明不僅能幫助找到真傾 斜線，而且發明所需生產工藝更容易實現，而且測量精度更高。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是通過現有的可以實現的加工工藝， 得到結構特徵是一個長方體的基座(材料可以選用鋼鐵或者硬度大的樹脂)和一個帶有刻 度的半圓環(和長方體基座的材料相同)，帶有刻度的半圓環與該長方體基座長方形表面所 在平面垂直，而且其與長方體基座鑄在一起，其與長方體基座的交線與過長方體基座中心 的長軸重合。另有一個「H」型的杆件，該「H」型杆件的下端和長方體基座長方形表面相交與 過長方體基座長方形表面中心的短軸，且和長方體基座構成轉動副，「H」型杆件的中間的那 個橫杆中心帶有圓孔，可以懸掛重錘，最上邊的橫杆上表面帶有凹槽，帶有刻度的半圓環嵌 套在凹槽中，與「H」型杆件構成運動副，「H」型杆件可以繞和長方體基座構成的低副做180 度轉動。最上邊橫杆上帶有指針，指針在橫杆上表面中心位置，與帶刻度的半圓環相切，可 以指示讀數。帶刻度的半圓環的刻度範圍是90度——0度——90度，刻度最小值為1度。「H」型的杆件與長方體硬座構成轉動副的技術方案1.長方體基座長方形平面上有兩個相同的、可以和後面的「H」型的杆件構成轉動副的 半圓形支架。2.長方體基座長方形平面上有兩個三角形支架，一個生產時就和基座固定在一 起，且這個支架上中心有一個圓杆，另一個可以拆下，通過螺絲與基座固定。運用該儀器可以找到巖層的真傾角所依據的科學原理
本發明的長方體基座底面平鋪貼在巖層面是，近似認為巖層面是平面，則長方體基座 長方形底面此時所在平面和巖層面平行，由於本發明設計的時候帶刻度的半圓環所在平面 和長方體基座底面所在平面是垂直的，所以半圓環所在平面和巖層面是垂直的。當半圓環與長方體基座長方形上表面的交線與走向不垂直時，假設重錘在「H」型 杆件中間橫杆的圓孔的正下方，即其與半圓環在一個平面；
因為重錘在重力的作用下鉛垂向下，則與重錘相連的線所在的直線和水平面垂直； 又因為過垂直於水平面的直線的平面和水平面垂直； 所以半圓環所在的平面和水平面垂直；
而半圓環又垂直於巖層面，所以圓環同時垂直於水平面和巖層面； 同時垂直於兩相交平面的平面必垂直於兩平面的交線，
所以半圓環所在平面垂直於走向，亦可得走向垂直半圓環與巖層面的交線，與題設中 半圓環與巖層面的交線與走向不垂直相矛盾。所以假設不成立。所以當帶刻度的半圓環所 在方位不是真傾角的方位時，重錘必然和半圓環不在一個平面，也就是不能順利進入「H」型 杆件兩長杆之間的空隙或者進入但不在中間橫杆圓孔正下方。本發明的有益效果是，可以在野外地質工作中對巖層傾角、山坡坡度角進行快捷 準確的測量。能通過本發明可以確定真傾斜線，減少了地質工作者憑經驗確定所產生的誤 差。可以解決人們眼睛觀察困難的區域的測量。生產工藝更容易實現。測量精度較現有地 質羅盤更高。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明所設計的半圓環平面圖，平面圖內部數字是半圓環表面數字的放大 顯不。圖2是精巧地質測角器正面示意圖。圖3是長方體基座上的半圓形支架側面放大示意圖。圖4是「H」型杆件的正視圖。圖5是「H」型杆件的側視圖。圖6是「H」型杆件最上邊橫杆的縱向剖視圖。圖7是「H」型杆件測量方法示意圖。圖8是與長方體基座固定的三角形支架結構的三視圖。圖9是另一個三角形支架的正面和俯視圖。圖中1.重錘，2. 「H」型杆件，3.帶刻度的半圓環，4.長方體基座和「H」型杆件組成 的轉動副，5.長方體基座，6.橫杆上的指針，7.橫杆表面的凹槽，8.中間橫杆的圓孔，9.長 方體基座上的半圓形支架的圓孔。10.可以和長方體基座固定的三角支架上的圓孔。
具體實施例方式在圖1中，可以知道半圓環的大致形狀和上面的刻度的變化範圍。在圖2中，通過將本發明的整體結構視圖示意圖，可以了解本發明各個組成部件 之間的相互組合關係。在圖3中，半圓形支架和長方體基座是一體的，其上的圓孔可以和「H」型杆件的圓 孔重合，這樣用一個塞子，「H」型杆件和長方體基座就構成了轉動副。長方體基座上的這兩 個支架之間的空的距離和「H」型杆件兩個長杆外緣之間的距離相同或比其略大，這樣「H」 型杆件可以加在兩個半圓形支架之間，使四個圓孔重合。在圖4和圖5中，主要展示了「H」型杆件的結構，其中的圓孔主要為了展示其與長 方體基座構成轉動副，此屬於現有的成熟技術，不做詳細說明。在圖6中，主要是說明其與帶刻度的半圓環構成運動副，凹槽主要是為了限制「H」 型杆件的運動方向，為了與帶刻度的半圓環適應，因此凹槽底部是弧形的。在圖8中，圓杆可以插入「H」型杆件底部的兩圓孔，使構成轉動副。在圖9中，可以在長方體基座上做上螺紋以使這個活動的三角支架可以通過兩邊 的圓孔和長方體基座固定。這個三角支架是為了防止「H」型杆件從另一個三角支架的圓杆 中滑出。傾角或坡角的測量方法是首先將長方體基座貼在要測得的巖層上，然後將「H」 型杆件轉到和巖層近似垂直的位置，然後觀察重錘，轉動「H」型杆件，使重錘和「H」型杆件 在一個平面，如果重錘不能順利進入「H」型杆件兩縱向長杆之間的空隙說明測量的不是真 傾角，調節長方體基座的方位，使重錘在中間橫杆的圓孔的正下方，則指針所指刻度即為要 測量的角度。對於視傾角的測量就可以不必要求重錘在中間橫杆的圓孔的正下方，只要讓 其和「H」型杆件所構成的平面與半圓環所在平面垂直即可(可用眼睛正視半圓環，然後調節 是重錘線和「H」型杆件無夾角)，指針所指刻度就是要測量的角度。也可以用手將重錘放入 中間橫杆圓孔的正下方，鬆開手，觀察其是否在「H」型杆件所在平面內滑動，不滑動指針所 指刻度就是要測量的角度。對於視覺觀察刻度較難的地方，操作者可以將一切工作做好後， 用手捏住「H」型杆件尤其是其上的指針，然後拿到眼前讀數。空間中的柱子可以其柱面和 長方體基座相切，調節「H」型杆件，使「H」型杆件鉛垂，則其所指刻度地餘角就是柱子與豎 直方向地夾角。為了減少地質工作者在野外攜帶的物品的數量，也可以將本發明與DQY-1型地質 羅盤儀結合，是構成一個器件。將DQY-1型地質羅盤儀長水準器中的長水準器替換為本發 明中的「H」型杆件，「H」型杆件的一個長杆固定在測斜器懸錐上，使兩個長杆所構成的平面 與羅盤刻度盤所在平面垂直，且長杆走向沿羅盤刻度盤半徑走向。將「H」型杆件上端的指 針的位置由中間改到「H」型杆件緊貼羅盤刻度盤的一側，「H」型杆件上端的凹槽和上端的 橫杆可以沒有。其他DQY-1型地質羅盤儀的其他結構不變，與羅盤結合後的「H」型杆件和 長水準管一樣可以從後面使之轉動。刻度用羅盤上的刻度，運用測量原理找到說明書附圖 中的角。
權利要求
一種「 H」型杆件，轉動副結構、重錘，其特徵是中間橫杆懸掛重錘的「H」型杆件。
2.根據權利要求1所述的精巧地質測角器，其特徵是一個「H」型杆件，上端帶指針可 以指示刻度。
3.根據權利要求1所述的精巧地質測角器，其特徵是一個「H」型杆件，上端帶弧形凹 槽可以與帶刻度的半圓環構成運動副。
4.一種找到巖層真傾角的方法，其特徵是一個可以貼近巖層面，並可以近似認為與 巖層面平行的平面型結構和所在平面與其垂直的機構，在後面的機構懸掛重錘，如果重錘 不在與巖層面垂直的平面內，則所述的兩個平面型機構的交線不為真傾向線。
5.一種測量傾角的方法，其特徵是利用一個懸掛重錘的構件，且重錘與構件原來沿 一個方向，確保重錘與構件沿一個方向，則待測物與鉛垂方向的夾角就找到了。
6.一種帶轉動副的測量結構，其特徵是帶有通過兩個支架可以與其他結構構成轉動 副的長方體基座和與其垂直的帶刻度的半圓環。
7.將「H」型杆件與現有羅盤結合，除去了長水準管的DQY-1型地質羅盤儀，其特徵是將 原地質羅盤地長水準管替換為「H」型杆件，「H」型杆件固定在DQY-1型地質羅盤儀的測斜 器的懸錐上。
8.根據權利要求5所述的一種測量傾角的方法，其特徵是通過精巧地質測角器實現。
9.根據權利要求6所述的一種帶轉動副的測量結構，其特徵是可以通過基座上的支 架和「H」型杆件構成運動副，支架的結構有兩個帶圓孔的與基座為一體的半圓形支架以及 一個帶圓杆的與基座為一體的三角支架和另一個起防止「H」型杆件滑落的三角支架兩種技 術方案。
10.根據權利要求1和7所述「H」型杆件和帶轉動副的測量結構，其特徵是兩者結合 且「H」型杆件下端與帶轉動副的測量結構轉動副，上端凹槽與帶轉動副的測量結構構成運 動副。
全文摘要
一種能夠找到巖層真傾角和快速準確測量巖層傾角的精巧地質測角器。主要是為了解決找到巖層的真傾角和準確測量巖層的傾角的問題，主要是一個機械構造是長方體基座和與其垂直的帶刻度半圓環，一個「H」型的杆件在其中與其構成運動副，「H」型的杆件上端的指針可以指示要測量的角度，「H」型的杆件上端的弧形凹槽可以讓半圓環在其中滑動。底部與長方體基座連接成轉動副。「H」型的杆件中間懸掛重錘，通過觀察重錘的變化可以找到巖層的真傾斜線和測量角度。將「H」型的杆件固定在去除長水準器的地質羅盤儀的測斜器的懸錐上。
文檔編號G01C1/00GK101799288SQ201010150079
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者宋子龍 申請人:宋子龍