一種巖體性能實時監測的可視化自感知探測器的製作方法

2023-12-09 16:42:26

本發明涉及巖體監測領域，具體的說是一種巖體性能實時監測的可視化自感知探測器。

背景技術：

目前對巖體性能的監測主要採用以手工測量為主的現場試驗法，這種方法需將待檢測的巖樣從現場運回實驗室進行測試，效率較低，精度較低，並且人工誤差較大。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種巖體性能實時監測的可視化自感知探測器。

本發明所採用的技術方案是：一種巖體性能實時監測的可視化自感知探測器，其特徵在於：包括圖像處理及顯示模塊、電源、信號放大器、照明機構調節器、數據顯示屏、數據處理模塊、探測器外端控制柄、探測器桿身、信號傳輸線、阻力探測模塊、探測器探頭；

所述圖像處理及顯示模塊、電源、信號放大器、照明機構調節器、數據顯示屏、數據處理模塊均設置在探測器外端控制柄內；所述圖像處理及顯示模塊、電源、照明機構調節器、探測器探頭、信號放大器通過所述信號傳輸線串聯連接，所述數據處理模塊分別通過所述信號傳輸線與所述電源、數據顯示屏、阻力探測模塊連接。

作為優選，所述探測器探頭包括外層套筒、內層套筒，所述外層套筒固定套設在所述內層套筒上；所述探測器探頭與阻力探測模塊連接在一起，並且它們之間設置有斜向擋板；所述外層套筒的內部設置有防水顯微鏡頭和照明機構；照明機構和防水顯微鏡頭均通過所述信號傳輸線分別與所述照明機構調節器和信號放大器連接通信；所述探測器探頭的端部設置有盾構鑽頭；所述外層套筒和盾構鑽頭的連接部位設置有滾珠、電源、開關和馬達。

作為優選，所述盾構鑽頭由噴嘴、刮刀、中心刀、切刀、渣槽組成；所述刮刀、中心刀和切刀對巖體進行切割，鑽出的碎石進入渣槽；所述噴嘴噴水，從而減少灰塵，使巖層在攝像頭中更清晰。

作為優選，所述照明機構為LED白光燈。

作為優選，所述阻力探測模塊由探測器桿身的末端和探測器探頭的起始端組成；所述探測器桿身的末端和探測器探頭的起始端均設置有外環和內環；所述內環內設置有力傳感器；所述力傳感器通過信號傳輸線與數據處理模塊連接通信；所述探測器桿身的外環設置有內螺紋，探測器探頭的外環設置有外螺紋，所述探測器桿身和探測器探頭通過內螺紋和外螺紋的咬合連接在一起，同時所述探測器桿身的內環和探測器探頭的內環在外環的作用下緊密的頂在一起。

作為優選，所述內環內設置有獨立的碎石渣排出通道。

作為優選，所述力傳感器由壓電陶瓷或壓電敏感材料製作而成。

作為優選，所述探測器桿身和探測器探頭由氮化矽陶瓷製作而成。

作為優選，所述探測器桿身和探測器探頭為空心柱體。

本發明一種巖體性能實時監測的可視化自感知探測器的優點是：

1、由於所用鋼材具有高強度高韌性的性能，故該探測器具有較高的強度，並且韌性好。

2、該探測器的桿身和探頭連接處設置有力傳感器，可以對探測器探頭受到的阻力進行精確測量。數據顯示屏可以實時顯示巖體的抗剪強度等力學性能參數。

3、由於該探測器的探頭內部嵌有防水顯微鏡頭，圖像顯示屏可以將該鏡頭觀測到的圖像顯示出來，便於檢測人員進行實時觀察。

4、探測器的阻力探測模塊處有內外兩層，外層環的兩部分通過螺紋緊密的固定在一起，內層環的兩部分在外層環的作用下緊密的頂在一起。在兩層環的作用下，阻力探測模塊有很好的防水作用，可以對內部的傳感器進行很好的保護。

5、由於不同材質巖層的力表現和圖像特性不同，我們利用此方法可以很好的對巖層的材質進行識別。由於混凝土碳化之後，混凝土的表面特性和力學性能均會發生變化，故該探測器也可用於混凝土碳化程度監測。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖；

圖2為本發明實施例的探測器探頭的放大圖；

圖3為本發明實施例圖2中虛線框內的放大圖；

圖4為本發明實施例的探測器探頭端部的盾構鑽頭的結構圖；

圖5為本發明實施例的阻力探測模塊靠近探測器桿身那一邊的縱剖面圖；

圖6為本發明實施例的阻力探測模塊靠近探測器探頭那一邊的縱剖面圖；

圖7為本發明實施例的阻力探測模塊靠近探測器桿身那一邊的立體圖；

圖8為本發明實施例的阻力探測模塊靠近探測器探頭那一邊的立體圖；

圖9為本發明實施例的阻力探測模塊與探測器探頭連接的結構圖。

具體實施方式

為了便於本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。

請見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8和圖9，本發明提供的一種巖體性能實時監測的可視化自感知探測器，一種巖體性能實時監測的可視化自感知探測器，其特徵在於：包括圖像處理及顯示模塊1、電源2、信號放大器3、照明機構調節器4、數據顯示屏5、數據處理模塊6、探測器外端控制柄7、探測器桿身8、信號傳輸線9、阻力探測模塊10、探測器探頭11；圖像處理及顯示模塊1、電源2、信號放大器3、照明機構調節器4、數據顯示屏5、數據處理模塊6均設置在探測器外端控制柄7內；圖像處理及顯示模塊1、電源2、照明機構調節器4、探測器探頭11、信號放大器3通過信號傳輸線9串聯連接，數據處理模塊6分別通過信號傳輸線9與電源2、數據顯示屏5、阻力探測模塊10連接。阻力探測模塊10由探測器桿身8的末端和探測器探頭11的起始端組成；探測器桿身8的末端和探測器探頭11的起始端均設置有外環26和內環28；內環28內設置有力傳感器27；力傳感器27通過信號傳輸線9與數據處理模塊6連接通信；探測器桿身8的外環26設置有內螺紋，探測器探頭11的外環26設置有外螺紋，探測器桿身8和探測器探頭11通過內螺紋和外螺紋的咬合連接在一起，同時探測器桿身8的內環11和探測器探頭8的內環28在外環的作用下緊密的頂在一起。

數據處理模塊6可以對力傳感器27測量的數據進行處理，進而算出巖體的抗剪強度等力學性能參數，最後在顯示屏上顯示計算結果。巖體的抗剪強度與力傳感器測量的力F的關係為：，其中a，b為常數。

本實施例的探測器探頭11包括外層套筒12、內層套筒13，外層套筒12固定套設在內層套筒13上；所述探測器探頭11與阻力探測模塊10連接在一起，並且它們之間設置有斜向擋板30；外層套筒12的內部設置有防水顯微鏡頭14和照明機構15（本實施例為LED白光燈）；照明機構15和防水顯微鏡頭14均通過所述信號傳輸線9分別與所述照明機構調節器4和信號放大器3連接通信；照明機構調節器（4）可以根據需要對照明機構（15）的亮度進行調節；經過信號放大器3的處理，圖像處理及顯示模塊1可以對防水顯微鏡頭14拍攝的圖像進行實時放大顯示；探測器探頭11的端部設置有盾構鑽頭16；外層套筒12和盾構鑽頭16的連接部位設置有滾珠17、電源18、開關19和馬達20；盾構鑽頭16由噴嘴21、刮刀22、中心刀23、切刀24、渣槽25組成；刮刀22、中心刀23和切刀24對巖體進行切割，鑽出的碎石進入渣槽25；噴嘴21噴水，從而減少灰塵，使巖層在攝像頭中更清晰。

本實施例的力傳感器15由壓電陶瓷或壓電敏感材料製作而成；探測器桿身8和探測器探頭11由氮化矽陶瓷製作而成，探測器桿身8和探測器探頭11為空心柱體。

儘管本說明書較多地使用了圖像處理及顯示模塊1、電源2、信號放大器3、照明機構調節器4、數據顯示屏5、數據處理模塊6、探測器外端控制柄7、探測器桿身8、信號傳輸線9、阻力探測模塊10、探測器探頭11、外層套筒12、內層套筒13、防水顯微鏡頭14、照明機構15、盾構鑽頭16、滾珠17、電源18、開關19、馬達20、噴嘴21、刮刀22、中心刀23、切刀24、渣槽25、帶螺紋的外層環26、力傳感器27、內層環28、碎石渣排出通道擋板29、斜向擋板30等術語，但並不排除使用其他術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便的描述本發明的本質，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。

應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬於現有技術。

應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，並不能因此而認為是對本發明專利保護範圍的限制，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明權利要求所保護的範圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發明的保護範圍之內，本發明的請求保護範圍應以所附權利要求為準。