一種可攜式巖石節理面粗糙度測量儀的製作方法

2023-05-27 12:40:26 2

一種可攜式巖石節理面粗糙度測量儀的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種可攜式巖石節理面粗糙度測量儀，包括旋轉套管、中心杆、連接臂、位移測量裝置、數據採集與處理系統等，旋轉套管套在中心杆外並在頂端採用轉動軸連接，旋轉套管頂部為橡膠旋鈕，中心杆底部為三腳固定端，旋轉套管與位移測量裝置之間通過連接臂焊接，數據採集與處理系統集成在一個微型電子設備中；將中心杆三腳固定端的三個尖角固定在巖石節理面上，位移量測裝置底部與巖石節理面接觸，轉動旋轉套管通過連接臂帶動位移測量裝置作圓周運動，數據採集與處理系統實時採集位移數據，系統內部軟體對測量數據進行計算分析並顯示JRC值。本發明能夠較為方便的為地質勘查和地質工程等相關領域野外勘察工作提供巖石物理參數。
【專利說明】 一種可攜式巖石節理面粗糙度測量儀
【技術領域】
[0001]本發明屬於地質學、地質工程測量【技術領域】，尤其是涉及一種可攜式巖石節理面粗糙度測量儀。
【背景技術】
[0002]巖石節理面粗糙度是影響巖石抗剪強度的重要指標之一。1977年Barton根據大量試驗在統計的基礎上提出描述節理面粗糙程度的10級巖石節理面粗糙度係數(JRC)值，隨後國內外眾多學者在其基礎上進行了進一步研究並研製出一系列用於測量巖石節理粗糙程度的儀器。然而，已有測量儀器大多用於室內測量並且不具有便攜性和智能性，因此地質學和地質工程等相關領域在野外勘察工作中依舊常常使用經驗法對其進行判定。由於經驗法存在較大人為誤差因此常常很難得到較為準確的巖石物理參數。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了克服上述技術缺陷而提供的一種可便攜實時測量野外巖石節理面粗糙程度的儀器。
[0004]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
一種可攜式巖石節理面粗糙度測量儀，其特徵在於，該測量儀包括旋轉裝置、位移量測裝置、數據採集與處理系統和若干連接臂，所述旋轉裝置和位移量測裝置之間通過連接臂焊連接；同時所述數據採集與處理系統位於旋轉裝置和位移量測裝置之間，同時固定於所述的連接臂上；
所述旋轉裝置包括旋轉套管、中心杆、轉動軸、滾珠軸承和固定杆，
所述的旋轉套管與中心杆之間採用兩道滾珠軸承連接，
旋轉套管套在中心杆外並在頂端採用轉動軸連接，
旋轉套管頂部為橡膠旋鈕，
所述的中心杆底部為剛性三腳固定端，所述的三腳固定端的三個支撐腳為外傾25。尖
角；
所述的位移量測裝置包括電阻式位移傳感器和可滾動鋼珠，電阻式位移傳感器底部安裝於可滾動鋼珠上端；所述電阻式位移傳感器又包括測量杆、彈簧、電阻絲、電阻感應環、導線、電阻感應器和外殼，
彈簧底端與外殼焊接，
彈簧頂端與測量杆頂端焊接，
電阻絲固定在測量杆內，
電阻感應環固定在外殼上並套在測量杆外，
電阻絲頂端、電阻感應環分別通過導線與電阻感應器連接；
所述的數據採集與處理系統具有數據採集、數據分析處理和數據計算功能，該數據採集與處理系統集成在一個微型電子設備中，所述微型電子設備固定在連接臂上；所述數據採集與處理系統包括CPU處理器、軟體模塊、LED顯示屏、操作按鍵；數據採集與處理系統實時採集位移數據，系統內部軟體對測量數據進行計算分析，並通過LED顯示屏顯示出巖石節理面粗糙度係數(JRC)值。
[0005]本發明的的使用:將旋轉裝置的三腳固定端的三個尖角固定在巖石節理面上，位移量測裝置底部與巖石節理面接觸，轉動旋轉套管通過連接臂帶動位移測量裝置作圓周運動。
[0006]本發明可方便攜帶、操作簡便並可用於實時測量巖石節理面粗糙度係數，能夠較為方便的為地質勘查和地質工程等相關領域野外勘察工作提供巖石物理參數。巖石節理面粗糙度通過內部測量軟體直接處理得到，方便使用者記錄。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的可攜式巖石節理面粗糙度測量儀結構示意圖；
圖2為本發明的旋轉套杆與中心杆連接示意圖；
圖3為本發明的位移量測裝置示意圖；
圖4為本發明的軟體框圖示意圖；
圖1、2中，I為旋轉套管，1-1為橡膠旋鈕,2為中心杆,2-1為三腳固定端,3為轉動軸，4為滾珠軸承，5為連接臂，6為位移測量裝置，6-1為電阻式位移傳感器，6-2為可滾動鋼珠，7為數據線，8為數據採集與處理系統，9為LED顯示屏，10為操作按鍵。
[0008]圖3中，6-1為電阻式位移傳感器，6-2為可滾動鋼珠，6_3為測量杆，6_4為彈簧，6-5為電阻絲,6-6為電阻感應環,6-7為導線，6-8為電阻感應器，6-9為位移傳感器的外殼。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
實施例
[0010]一種可攜式巖石節理面粗糙度測量儀，其結構如圖f圖3所示，其軟體框圖如圖4所示。該測量儀主要包括旋轉套管1、中心杆2、連接臂5、位移測量裝置6、數據採集與處理系統8、LED顯示屏9及操作按鍵10。旋轉套管套I在中心杆2外並在頂端採用轉動軸3連接，旋轉套管I頂部為橡膠旋鈕1-1，中心杆2底部為三腳固定端2-1，為了增加測量儀器旋轉時穩定性旋轉套管I與中心杆2之間採用兩道滾珠軸承4連接，旋轉套管I與位移測量裝置6之間通過連接臂5焊接，位移量測裝6主體部分為電阻式位移傳感器6-1，為了減小位移測量系統與被測巖石節理面之間摩擦力在位移測量裝置6底端設置可滾動鋼珠6-2，數據採集與處理系統8中的CPU、LED顯示屏9及操作按鍵10集成在一個微型電子設備中，該微型電子設備固定在連接臂5上，位移量測裝置6與數據採集與處理系統8之間通過數據線7連接。
[0011]圖3為位移測量裝置示意圖，
所述的位移量測裝置包括電阻式位移傳感器6-1和可滾動鋼珠6-2，電阻式位移傳感器6-1底部安裝於可滾動鋼珠6-2上端；所述電阻式位移傳感器6-1主要包括測量杆6-3、彈簧6_4、電阻絲6-5、電阻感應環6-6、導線6-7、電阻感應器6_8和位移傳感器外殼6_9。彈簧6-4底端與位移傳感器外殼6-9焊接，彈簧6-4頂端與測量杆6-3頂端焊接，電阻絲6_5固定在測量杆6-3內，電阻感應環6-6固定在位移傳感器外殼6-9上並套在測量杆6-3外，電阻絲6-5頂端、電阻感應環6-6分別通過導線6-7與電阻感應器6-8連接。
[0012]使用過程中測量杆6-3帶動電阻絲6-5移動，由於電阻感應環6-6位置不變，從而使得電阻感應環6-6到電阻絲6-5頂端電阻值增大，電阻感應器6-8根據電阻值變化獲得位移變化值，並通過導線6-7傳輸到數據採集與處理系統8。
[0013]儀器使用時首先將中心杆2三腳固定端2-1的三個尖角固定在被測量巖石節理面上，位移量測裝置6底部的可滾動鋼珠6-2與巖石節理面接觸，通過橡膠旋鈕1-1使旋轉套管I沿中心杆2轉動，並帶動連接臂5和位移測量裝置6作圓周運動，轉動過程中可滾動鋼珠6-2始終保持與被測巖石節理面接觸，並要求速度均勻並小於2° /s，傳感器6-1將實時測量所得位移值通過數據線7傳輸到數據採集與處理系統8，數據採集與處理系統8實時記錄並處理採集所得位移數據，數據採集與處理系統8內部軟體對測量數據進行計算分析，並通過LED顯示屏9顯示出巖石粗糙度係數JRC值，操作按鍵10可對顯示屏顯示內容進行清零和調整，測量所得巖石節理面粗糙度係數(JRC)值可為地質工程、地質勘查等野外地質工作提供巖石物理參數。
【權利要求】
1.一種可攜式巖石節理面粗糙度測量儀，其特徵在於，該測量儀包括旋轉裝置、位移量測裝置、數據採集與處理系統和若干連接臂，所述旋轉裝置和位移量測裝置之間通過連接臂焊連接；同時所述數據採集與處理系統位於旋轉裝置和位移量測裝置之間，同時固定於所述的連接臂上； 所述旋轉裝置包括旋轉套管、中心杆、轉動軸、滾珠軸承和固定杆， 所述的旋轉套管與中心杆之間採用兩道滾珠軸承連接， 旋轉套管套在中心杆外並在頂端採用轉動軸連接， 旋轉套管頂部為橡膠旋鈕， 所述的中心杆底部為剛性三腳固定端，所述的三腳固定端的三個支撐腳為外傾25。尖角； 所述的位移量測裝置包括電阻式位移傳感器和可滾動鋼珠，電阻式位移傳感器底部安裝於可滾動鋼珠上端；所述電阻式位移傳感器又包括測量杆、彈簧、電阻絲、電阻感應環、導線、電阻感應器和外殼， 彈簧底端與外殼焊接， 彈簧頂端與測量杆頂端焊接， 電阻絲固定在測量杆內， 電阻感應環固定在外殼上並套在測量杆外， 電阻絲頂端、電阻感應環分別通過導線與電阻感應器連接； 所述的數據採集與處理系統具有數據採集、數據分析處理和數據計算功能，該數據採集與處理系統集成在一個微型電子設備中，所述微型電子設備固定在連接臂上；所述數據採集與處理系統包括CPU處理器、軟體模塊、LED顯示屏、操作按鍵；數據採集與處理系統實時採集位移數據，系統內部軟體對測量數據進行計算分析，並通過LED顯示屏顯示出巖石節理面粗糙度係數(JRC)值。
【文檔編號】G01B7/34GK103615969SQ201310590318
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】王建秀, 劉笑天, 周家宇, 姜韻驊, 胡健 申請人:同濟大學