地質結構面產狀測定裝置製造方法

2023-12-02 08:07:11 5

地質結構面產狀測定裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種地質結構面產狀測定裝置，包括設置有地磁場傳感器晶片和方向傳感器晶片的電子設備，所述方向傳感器晶片內置有加速度計，還包括產狀測量模塊和氣泡平衡模塊，所述產狀測量模塊：利用加速度計和地磁場傳感器晶片返回的數據計算得到電子設備的方位角和傾斜角，並進一步測量地質結構面的產狀；所述氣泡平衡模塊：當方向傳感器傳回測量數據後，利用氣泡平衡原理對電子設備與地質結構面進行平衡測定，並校驗測量的地質結構面產狀數據。本發明具有使用便捷、精度高、信息化程度高、降低了人為誤差的特點，可以廣泛應用於野外地質信息的測量。
【專利說明】地質結構面產狀測定裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及野外地質信息的測量，特別是涉及一種地質結構面產狀測定裝置。

【背景技術】
[0002]野外地質勘察所涉及的信息種類繁雜，包括文字記錄、素描圖、照相和採樣工作，數據量大，在傳統的調查模式中，所有數據的採集主要依靠手工來完成，且所有的野外數據信息都以紙介質形式記錄，這給數據管理和數據共享帶來了很大的困難，在某種程度上制約了數據資源效益的充分發揮，在一定程度上制約了社會經濟的發展。而羅盤在地質工作中具有十分重要的意義，被稱為地質工作的三件寶之一，但是傳統地質羅盤的使用非常繁瑣、人為誤差大，與現代微機無法並用，給廣大地質工作者帶來很大的麻煩，且十分耗時，但時至今日，國內外對此都沒有引起足夠的重視。隨著自動數位化技術的發展，研製智能數字地質羅盤，結合現代微型移動信息硬體，自動採集地質產狀信息，保存地質產狀電子數據，對減輕地質工作者的負擔，提高工作效率是具有非常重要意義的。


【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了克服上述【背景技術】的不足，提供一種地質結構面產狀測定裝置，具有使用便捷、精度高、信息化程度高、降低了人為誤差的特點。
[0004]本發明提供的一種地質結構面產狀測定裝置，包括設置有地磁場傳感器晶片和方向傳感器晶片的電子設備，所述方向傳感器晶片內置有加速度計，還包括產狀測量模塊和氣泡平衡模塊，所述產狀測量模塊:利用加速度計和地磁場傳感器晶片返回的數據計算得到電子設備的方位角和傾斜角，並進一步測量地質結構面的產狀；所述氣泡平衡模塊:當方向傳感器傳回測量數據後，利用氣泡平衡原理對電子設備與地質結構面進行平衡測定，並校驗測量的地質結構面產狀數據。
[0005]在上述技術方案中，地質結構面產狀的測量依賴於電子設備自身的坐標系，以電子設備屏幕朝上的水平放置為基準，以電子設備長軸方向為Y軸，電子設備短軸方向為X軸，以垂直於Χ、γ軸建立的平面的方向為Z軸，其中，以電子設備頂部的朝向為Y軸正方向，以Y軸正方向右側為X軸正方向，以電子設備屏幕上方為Z軸正方向；所述電子設備的方位角:電子設備Y軸正方向在水平面的投影與地磁場北極方向的角度，當電子設備繞著自身的Z軸旋轉時，方位角角度值發生改變，範圍是O到359度；所述電子設備的傾斜角:電子設備Y軸與水平面的夾角，當電子設備繞著自身的X軸旋轉，傾斜角角度發生變化，範圍是-180到180度，當Z軸正向在Y軸正方向範圍內旋轉時，傾斜角角度是正值；當Z軸正向在Y軸負方向範圍內旋轉時，傾斜角角度是負值；所述地質結構面的產狀包括地質結構面的傾向與傾角，所述地質結構面的傾向是指Y軸負方向在水平面的投影與地磁場北極方向的夾角，所述地質結構面的傾角是指X、Y軸建立的平面與水平面之間的銳角夾角，其中，由傾斜角可以測量地質結構面的傾角，由方位角和傾斜角可以獲得地質結構面的傾向，當傾斜角為正時，傾向等同於方向傳感器的方位角，當傾斜角為負值時，傾向等同於方向傳感器的方位角±180度。
[0006]在上述技術方案中，所述產狀測量模塊還能得到電子設備的翻轉角，所述電子設備的翻轉角是指電子設備X軸與水平面的夾角，當電子設備繞著自身Y軸旋轉時，翻轉角角度值發生變化，取值範圍是-90到90度，當Z軸正向在X軸正方向範圍內旋轉時，翻轉角角度是負值；當Z軸正向在X軸正方向範圍內旋轉時，翻轉角角度是正值。
[0007]在上述技術方案中，還包括產狀讀取及保存模塊，所述產狀讀取及保存模塊:測定完地質結構面產狀數據後，讀取並保存至電子設備存儲空間。
[0008]本發明地質結構面產狀測定裝置，具有以下有益效果:(1)本發明能結合手機和平板電腦等智能行動裝置，嵌入野外地質數據採集系統，完全能夠替代傳統機械地質羅盤，不僅減小了體積，實現了採集產狀數據自動化，提高了信息化程度，由於內置於手機等人們日常使用的電子設備上，使用方式十分便捷；
[0009](2)在採集過程中，採用磁場傳感器晶片和方向傳感器晶片技術，降低了人為測量帶來的數據誤差，大大提高了採集精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發明地質結構面產狀測定裝置的結構示意圖；
[0011]圖2為本發明地質結構面產狀測定裝置中設有坐標的電子設備結構示意圖；
[0012]圖3為本發明地質結構面產狀測定裝置的工作流程示意圖；
[0013]圖4為本發明地質結構面產狀測定裝置工作中測定傾向及傾角時的電子設備結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本發明的限制。
[0015]參見圖1，一種地質結構面產狀測定裝置，包括設置有地磁場傳感器晶片和方向傳感器晶片的電子設備(包括手機或平板電腦等智能設備)，所述方向傳感器晶片內置有加速度計，還包括產狀測量模塊、氣泡平衡模塊和產狀讀取及保存模塊，
[0016]所述產狀測量模塊:利用加速度計和地磁場傳感器晶片返回的數據計算得到電子設備的方位角、傾斜角和翻轉角，並進一步測量地質結構面的產狀；
[0017]所述氣泡平衡模塊:當方向傳感器傳回測量數據後，利用氣泡平衡原理對電子設備與地質結構面進行平衡測定，並校驗測量的地質結構面產狀數據；
[0018]所述產狀讀取及保存模塊:測定完地質結構面產狀數據後，讀取並保存至電子設備存儲空間。
[0019]參見圖2，地質結構面產狀的測量依賴於電子設備自身的坐標系，以電子設備屏幕朝上的水平放置為基準，以電子設備長軸方向為Y軸，電子設備短軸方向為X軸，以垂直於X、Y軸建立的平面的方向為Z軸，其中，以電子設備頂部的朝向為Y軸正方向，以Y軸正方向右側為X軸正方向，以電子設備屏幕上方為Z軸正方向。
[0020]一個方向傳感器得到的三維數據如下:
[0021]1、所述電子設備的方位角:電子設備Y軸正方向在水平面的投影與地磁場北極方向的角度，當電子設備繞著自身的Z軸旋轉時，方位角角度值發生改變，範圍是O到359度。方位角角度值為O度時，表示電子設備頂部指向正北；方位角角度為90度時，代表電子設備頂部指向正東；方位角角度為180度時，代表電子設備頂部指向正南；方位角角度為270度時，代表電子設備頂指向正西。
[0022]2、所述電子設備的傾斜角:電子設備Y軸與水平面的夾角，當電子設備繞著自身的X軸旋轉，傾斜角角度發生變化，範圍是-180到180度，當Z軸正向在Y軸正方向範圍內旋轉時，傾斜角角度是正值；當Z軸正向在Y軸負方向範圍內旋轉時，傾斜角角度是負值。假設將電子設備屏幕朝上水平放在桌子上，如果桌子是完全水平的，傾斜角角度應該是O度。假如從電子設備頂部抬起，直到將電子設備沿X軸旋轉180度(屏幕向下水平放在桌面上)，這個過程中，傾斜角角度值會從O度變化到-180度。如果從電子設備底部開始抬起，直到將電子設備沿X軸旋轉180度(屏幕向下水平放在桌面上)，傾斜角角度會從O度變化到180度。
[0023]3、所述電子設備的翻轉角:電子設備X軸與水平面的夾角，當電子設備繞著自身Y軸旋轉時，翻轉角角度值發生變化，取值範圍是-90到90度，當Z軸正向在X軸正方向範圍內旋轉時，翻轉角角度是負值；當Z軸正向在X軸正方向範圍內旋轉時，翻轉角角度是正值。
[0024]地質結構面產狀參數的確定:
[0025]所述地質結構面的產狀包括地質結構面的傾向與傾角。所述地質結構面的傾向是指Y軸負方向在水平面的投影與地磁場北極方向的夾角，所述地質結構面的傾角是指X、Y軸建立的平面與水平面之間的銳角夾角，其中，由傾斜角可以測量地質結構面的傾角，由方位角和傾斜角可以獲得地質結構面的傾向，當傾斜角為正時，傾向等同於方向傳感器的方位角，當傾斜角為負值時，傾向等同於方向傳感器的方位角±180度。
[0026]參見圖3，一種地質結構面產狀測定裝置的工作流程，包括如下步驟:
[0027]A、啟動設置有地磁場傳感器晶片和方向傳感器晶片的電子設備，開始地質結構面的產狀測量；
[0028]B、當方向傳感器傳回測量數據後，利用氣泡平衡原理對電子設備與地質結構面進行平衡測定；
[0029]C、利用加速度計和地磁場傳感器晶片返回的數據計算得到電子設備的方位角、傾斜角和翻轉角，並進一步測量地質結構面的產狀；
[0030]D、讀取地質結構面產狀數據，校驗測量的地質結構面產狀數據；
[0031]E、保存至電子設備存儲空間。
[0032]參見圖4，從電子設備頂部抬起一定角度，傾斜角角度值為負值，傾向等同於方向傳感器的方位角±180度。同時由圖中可知，線段AB即為線段AC(即Y軸負方向)在水平面的投影傾向，Z BAC即為地質結構面的傾角α。
[0033]測定時，產狀發生變化，水平氣泡也隨之變換，當水平氣泡居中(角度為O)時，此時表不顯不的產狀為結構面正確的產狀。
[0034]注意:當附件有磁性或手機(平板電腦)套有磁性將會有幹擾。
[0035]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
[0036]本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
【權利要求】
1.一種地質結構面產狀測定裝置，包括設置有地磁場傳感器晶片和方向傳感器晶片的電子設備，所述方向傳感器晶片內置有加速度計，其特徵在於:還包括產狀測量模塊和氣泡平衡模塊， 所述產狀測量模塊:利用加速度計和地磁場傳感器晶片返回的數據計算得到電子設備的方位角和傾斜角，並進一步測量地質結構面的產狀； 所述氣泡平衡模塊:當方向傳感器傳回測量數據後，利用氣泡平衡原理對電子設備與地質結構面進行平衡測定，並校驗測量的地質結構面產狀數據。
2.根據權利要求1所述的地質結構面產狀測定裝置，其特徵在於:地質結構面產狀的測量依賴於電子設備自身的坐標系，以電子設備屏幕朝上的水平放置為基準，以電子設備長軸方向為V軸，電子設備短軸方向為X軸，以垂直於X、V軸建立的平面的方向為2軸，其中，以電子設備頂部的朝向為X軸正方向，以X軸正方向右側為X軸正方向，以電子設備屏幕上方為2軸正方向； 所述電子設備的方位角:電子設備V軸正方向在水平面的投影與地磁場北極方向的角度，當電子設備繞著自身的2軸旋轉時，方位角角度值發生改變，範圍是0到359度； 所述電子設備的傾斜角:電子設備X軸與水平面的夾角，當電子設備繞著自身的X軸旋轉，傾斜角角度發生變化，範圍是-180到180度，當2軸正向在X軸正方向範圍內旋轉時，傾斜角角度是正值；當2軸正向在V軸負方向範圍內旋轉時，傾斜角角度是負值； 所述地質結構面的產狀包括地質結構面的傾向與傾角，所述地質結構面的傾向是指V軸負方向在水平面的投影與地磁場北極方向的夾角，所述地質結構面的傾角是指X、？軸建立的平面與水平面之間的銳角夾角，其中，由傾斜角可以測量地質結構面的傾角，由方位角和傾斜角可以獲得地質結構面的傾向，當傾斜角為正時，傾向等同於方向傳感器的方位角，當傾斜角為負值時，傾向等同於方向傳感器的方位角±180度。
3.根據權利要求2所述的地質結構面產狀測定裝置，其特徵在於:所述產狀測量模塊還能得到電子設備的翻轉角，所述電子設備的翻轉角是指電子設備X軸與水平面的夾角，當電子設備繞著自身V軸旋轉時，翻轉角角度值發生變化，取值範圍是-90到90度，當2軸正向在X軸正方向範圍內旋轉時，翻轉角角度是負值；當2軸正向在X軸正方向範圍內旋轉時，翻轉角角度是正值。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的地質結構面產狀測定裝置，其特徵在於:還包括產狀讀取及保存模塊，所述產狀讀取及保存模塊:測定完地質結構面產狀數據後，讀取並保存至電子設備存儲空間。
【文檔編號】G01C1/00GK104390628SQ201410572699
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】郭麒麟, 馮明權, 蘇小寧, 雷世兵, 馮建偉, 劉麗, 馬丹璇, 陽雲華, 羅仁輝, 蘇志遠, 曾光輝, 劉彬, 孟照蔚, 劉宇, 李林, 肖尚權, 徐俊, 程心意, 程方權, 肖冬順 申請人:長江巖土工程總公司（武漢）