专利名称：一种用于测量地下空间相对变化量的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于測量地下空间相对变化量的装置。
背景技术：
各种地下工程如煤矿、金属矿山或隧道工程中，工程开挖会导致围岩产生变形，地下空间也会随着时间发生变化。在煤矿中，顶板下沉是矿山压カ的外在表现形式，巷道表面位移则是最基本的巷道矿压监测内容。充填开采中，工作面顺槽的顶底板移近量大小反映了充填体对顶板下沉的控制效果。通过对顶底板之间移近量的大小的监控，可确定出合理的推进速度和充填步距。
巷道表面位移——也即工作面顺槽的顶底板移近量——其测量仪器和方法均较多。简单的测量仪器有钢卷尺、测枪、收敛计等，測量方法有可采用十字布点法人工測量巷道的表面位移，上述仪器和方法可以只能用于静态測量，也就是测量某一时刻巷道的距离，不适用于动态地、连续地測量。而常见的动态测量仪则通常包括测杆、套筒、弹簧以及位移測量装置，测量过程中，动态测量仪的两端需要分别与巷道的两端接触，占据了巷道空间，具有使用不方便的缺点。

实用新型内容本实用新型设计开发了ー种用于測量地下空间相对变化量的装置。本实用新型中，设置于地下空间内的激光测量単元发射激光，设置于与之相対的地下空间的另ー侧的激光反射模块反射激光，在上述过程中，由时间模块获取激光发射和接收的时间差，从而由计算统计模块计算出当前地下空间的距离。应用本实用新型，实现了对地下空间的相对变化量的连续测量，不占用空间，使用简单方便。且相比于人工測量，本实用新型的測量精度更高。本实用新型提供的技术方案为—种用于测量地下空间相对变化量的装置,包括激光测量単元，其包括激光发射模块和激光接收模块，其中，所述激光測量单元设置于地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且在该ー个端部处固设有向另ー个端部方向延伸的导向件，所述激光测量单元可拆卸地连接于该导向件，并使所述激光发射模块发射的激光光路延向另一个端部方向延伸；激光反射模块，其设置于地下空间的待测距两端中的另一端部处；时间模块，其与所述激光测量单元通信连接，在所述激光发射器发射激光时以及所述激光接收器接收激光时生成时间信号；以及计算统计模块，其与所述时间模块通信连接，接收所述时间模块的时间信号，井根据激光的传播速度，计算地下空间的待测距两端之间的距离，并统计距离的变化量。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，还包括钻孔，其设置在所述地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且所述钻孔向所述另ー个端部方向延伸，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处，是通过以下方式实现的，所述导向件具有至少三个支撑体，所述至少三个支撑体相对所述导向件的轴线均匀分布，所述支撑体的外边缘至所述导向件的中心轴线的距离相等，所述支撑体以当所述导向件伸入所述钻孔时可以向与所述导向件的前进方向相反的方向转动的方式与所述导向件连接，当所述支撑体垂直于所述导向件的中心轴线时，所述支撑体的外边缘到所述导向件的中心轴线的距离大于钻孔的半径，并且所述支撑体与所述导向件之间连接有弹性构件。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述弹性构件为压缩 弹黃。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光发射模块包
括有激光二极管。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光接收模块包括有光电ニ极管。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光发射模块还包括发射透镜，其中，所述激光二极管位于所述发射透镜的焦点处。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光接收模块还包括有接收透镜，其中，所述光电ニ极管位于所述接收透镜的焦点处。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，还包括外部监控模块，其设置于所述地下空间的外侧，与所述计算统计模块通信。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述支撑体为三个。本实用新型所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，设置于地下空间内的激光测量単元发射激光，设置于与之相対的地下空间的另一侧的激光反射模块反射激光，在上述过程中，由时间模块获取激光发射和接收的时间差，从而由计算统计模块计算出当前地下空间的距离。应用本实用新型，实现了对地下空间的相对变化量的连续测量，不占用空间，使用简单方便。且相比于人工測量，本实用新型的測量精度更高。

图I为本实用新型所述的用于测量地下空间相对变化量的装置的结构示意图。图2为本实用新型所述的用于测量地下空间相对变化量的装置的激光测量単元、时间模块以及计算统计模块的连接关系结构示意图。图3为本实用新型所述的用于测量地下空间相对变化量的装置的激光测量単元、时间模块以及计算统计模块的集成的结构示意图。图4为本实用新型所述的用于测量地下空间相对变化量的装置的导向件的结构示意图。
具体实施方式
[0030]
以下结合附图对本实用新型做进ー步的详细说明，以令本领域技术人员參照说明书文字能够据以实施。如图I所示，本实用新型提供一种用于測量地下空间相对变化量的装置，包括激光测量单元，其包括激光发射模块和激光接收模块，其中，所述激光测量单元设置于地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且在该ー个端部处固设有向另ー个端部方向延伸的导向件，所述激光测量单元可拆卸地连接于该导向件，并使所述激光发射模块发射的激光光路延向另一个端部方向延伸；激光反射模块，其设置于地下空间的待测距两端中的另一端部处；时间模块，其与所述激光测量单元通信连接，在所述激光发射器发射激光时以及所述激光接收器接收激光时生成时间信号；以及计算统计模块，其与所述时间模块通信连接，接收所述时间模块的时间信号，井根据激光的传播速度，计算地下空间的待测距两端之间的距离，并统计距离的变化量。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，还包括钻孔，其设置在所述地下空 间的待测距两端中的ー个端部处，且所述钻孔向所述另ー个端部方向延伸，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处，是通过以下方式实现的，所述导向件具有至少三个支撑体，所述至少三个支撑体相对所述导向件的轴线均匀分布，所述支撑体的外边缘至所述导向件的中心轴线的距离相等，所述支撑体以当所述导向件伸入所述钻孔时可以向与所述导向件的前进方向相反的方向转动的方式与所述导向件连接，当所述支撑体垂直于所述导向件的中心轴线时，所述支撑体的外边缘到所述导向件的中心轴线的距离大于钻孔的半径，并且所述支撑体与所述导向件之间连接有弹性构件。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述弹性构件为压缩弹簧。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光发射模块包括有激光二极管。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光接收模块包括有光电ニ极管。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光发射模块还包括发射透镜，其中，所述激光二极管位于所述发射透镜的焦点处。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光接收模块还包括有接收透镜，其中，所述光电ニ极管位于所述接收透镜的焦点处。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，还包括外部监控模块，其设置于所述地下空间的外侧，与所述计算统计模块通信。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述支撑体为三个。 上述计算统计模块为微处理器。测量时，由激光二极管发射激光，激光被激光反射模块反射后，被光电ニ极管接收。时间模块检测激光发射与激光接收之间的时间间隔，距离计算模块利用上述时间间隔计算出距离。这是一次测量的过程。如图3所示，本实用新型中，还包括电池组5。微处理器与稳压模块、数据传输模块一起被集成于ー控制电路6上，激光测量単元与时间模块构成模块7，上述各模块、部件均集成于壳体2内。激光测量単元、时间模块以及微处理器之间的连接关系如图2所示。本实用新型的使用过程中，首先将壳体2安装在导向件I上，把导向件I插入地下空间的巷道顶板的钻孔4中，在巷道底板合适的位置安装激光反射模块3，外部监控模块向微处理器发出指令，装置进行初始测量，得到初始距离，然后不断重复测量，从而得到相对变化量大小和速度，此测量数据上传至外部监控模块。上述測量数据还可以显示于设置在壳体内的显示屏(数据显示模块)上。如图4所示，导向件I可分为两部分，包括导向件主体12和支撑体11。当导向件I伸入钻孔4吋，受钻孔壁的推挤作用，支撑体向导向件主体12靠拢，此时支撑体与导向件之间的压缩弹簧受到压縮。当导向件到达钻孔内的目标位置，压缩弹簧一直向支撑体施加压カ，从而将导向件固定在钻孔内。尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中 所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
权利要求1.一种用于測量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，包括 激光测量単元，其包括激光发射模块和激光接收模块，其中，所述激光测量单元设置于地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且在该ー个端部处固设有向另ー个端部方向延伸的导向件，所述激光测量单元可拆卸地连接于该导向件，并使所述激光发射模块发射的激光光路延向另一个端部方向延伸； 激光反射模块，其设置于地下空间的待测距两端中的另一端部处； 时间模块，其与所述激光测量单元通信连接，在所述激光发射器发射激光时以及所述激光接收器接收激光时生成时间信号；以及 计算统计模块，其与所述时间模块通信连接，接收所述时间模块的时间信号，井根据激光的传播速度，计算地下空间的待测距两端之间的距离，并统计距离的变化量。
2.如权利要求I所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，还包括 钻孔，其设置在所述地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且所述钻孔向所述另ー个端部方向延伸，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处。
3.如权利要求2所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处，是通过以下方式实现的， 所述导向件具有至少三个支撑体，所述至少三个支撑体相对所述导向件的轴线均匀分布，所述支撑体的外边缘至所述导向件的中心轴线的距离相等，所述支撑体以当所述导向件伸入所述钻孔时可以向与所述导向件的前进方向相反的方向转动的方式与所述导向件连接， 当所述支撑体垂直于所述导向件的中心轴线时，所述支撑体的外边缘到所述导向件的中心轴线的距离大于钻孔的半径， 并且所述支撑体与所述导向件之间连接有弹性构件。
4.如权利要求3所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述弹性构件为压缩弹簧。
5.如权利要求I所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述激光发射模块包括有激光二极管。
6.如权利要求I所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述激光接收模块包括有光电ニ极管。
7.如权利要求5所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述激光发射模块还包括发射透镜，其中，所述激光二极管位于所述发射透镜的焦点处。
8.如权利要求6所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述激光接收模块还包括有接收透镜，其中，所述光电ニ极管位于所述接收透镜的焦点处。
9.如权利要求I所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，还包括 外部监控模块，其设置于所述地下空间的外侧，与所述计算统计模块通信。
10.如权利要求3所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述支撑体为三个。
专利摘要本实用新型公开了一种用于测量地下空间相对变化量的装置。本实用新型所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，设置于地下空间内的激光测量单元发射激光，设置于与之相对的地下空间的另一侧的激光反射模块反射激光，在上述过程中，由时间模块获取激光发射和接收的时间差，从而由计算统计模块计算出当前地下空间的距离。应用本实用新型，实现了对地下空间的相对变化量的连续测量，不占用空间，使用简单方便。且相比于人工测量，本实用新型的测量精度更高。
文档编号G01C15/00GK202442710SQ20122008354
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者吴志刚, 吴拥政, 康红普, 张占涛, 汪占领, 鞠文君 申请人:天地科技股份有限公司