专利名称：多参量地下管道轨迹探测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种探测仪，特别涉及一种应用于用非开挖技术埋设的深埋管线进行定位的多参量地下管道轨迹探测仪。
背景技术：
目前，非开挖技术在城市市政施工中得到了越来越广泛的应用。但是由于用非开挖技术埋设的管线属于深埋管线，埋藏深度大、埋深变化大，因而目前常规的管线探测技术和仪器难以，甚至是无法对这一类管线进行定位、探测。在管线探测的物探报告上往往采用开天窗的虚线表示该部位有这类管线通过。

实用新型内容
本实用新型的技术问题是要提供一种能对开挖技术埋设的深埋管线进行定位的多参量地下管道轨迹探测仪。
为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种多参量地下管道轨迹探测仪，该探测仪包括地下和地面部分，地下部分包括仪器本体、定向探头和信号传输载体，仪器本体包括操作面板、显示面板、
通讯接口，仪器本体的串口经信号传输载体与地面上的上位机连接；仪器本体内设有单片机，定向探头的定向探管中安装由三轴加速度传
感器测量电路和三轴磁通门传感器测量电路，二路测量电路测得的探头倾角、方位及工具面的信号依次经信号处理电路、多路开关电路、A/D转换电路送入单片机，单片机控制处理后的信号经信号传输载体传送至地面的上位机进行显示。
定向探头的定向探管是确定斜角、方位角、工具面角，是由三轴重力加速度传感器和三轴磁通门传感器及相应的电路组成，三轴正交的重力加速度传感器和三轴正交的磁通门传感器的三个轴保持一致。
定向探头的定向探管中安装有三个在空间上相互垂直的加速度传感器。加速度传感器用以测量地球的重力场在以定向探管中心轴为
Z轴，及二个与Z轴垂直，并且相互正交的X、 Y轴三个方向的加速度分量，而磁通门传感器测量由加速度传感器所定义的三个正交轴方向的地球的磁场分量。因而定向探头无论处于哪种状态，都能通过各传感器的测量值算出斜角、方位角及工具面角。
本实用新型采用由三轴重力加速度传感器组成的重力加速度测量线路和三轴磁通门传感器组成的地磁测量线路，并用测得的重力加速度的量值，来精确计算定向探头的探管状态；以三轴磁通门传感器组成的地磁测量线路，在非磁性干扰环境对管线的展布方向进行测定。
本实用新型利用测量探头中的重力加速度计和磁通门测得探头的倾角和方位及工具面，在探头姿态与被测物体或须定向的物体的姿态一致的条件下，将探头的倾角、方位及工具面作为被测物体或须定向的物体的倾角、方位及工具面。连接定向探头的定向探管的电缆为测量探头供电并同时作为信号通道，把探头得到的信号传输给上位机，上位机对这些信号进行处理，并以数字形式显示出来，提供给定向工作者。
地面部分包括上位机、打印终端和司钻读出器。本实用新型的优越功效在于
41) 使用三轴加速度传感器和三轴磁通门传感器，测量定向探头在重力场和地磁场中的姿态；
2) 采用单片机处理数据，消除人工读数误差，且在每个测量
点测得多组数据，每组数据均具有自校验功能。


图1为本实用新型的电路原理框图;图中标号说明
l一加速度传感器测量电路；
2— 磁通门传感器测量电路；
3— 信号处理电路；
5—A/D转换电路；7—单片机；9一上位机；
4一多路开关电路;
6—并行口 ；
8—串口；
IO—电缆。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本实用新型作进一步的描述。如图1所示，本实用新型提供了一种多参量地下管道轨迹探测仪，该探测仪包括地下和地面部分，地下部分包括仪器本体、定向探头和信号传输载体，仪器本体包括操作面板、显示面板、通讯接口，
仪器本体的RS232串口 8经电缆10与地面上的上位机9连接；仪器本体内设有单片机7，定向探头的定向探管中安装由三轴加速度传感器测量电路1和三轴磁通门传感器测量电路2， 二路测量电路测得的探头倾角、方位及工具面的信号依次经信号处理电路3、多路开关电路4、 A/D转换电路5经并行口 6送入单片机7,单片机7控制处理后的信号经电缆10传送至地面的上位机9进行显示。
定向探头的定向探管是确定斜角、方位角、工具面角，是由三轴重力加速度传感器和三轴磁通门传感器及相应的电路组成，三轴重力加速度传感器和三轴磁通门传感器的三个轴保持一致。
定向探头在定向探管中安装三个在空间上相互垂直的加速度传感器。加速度传感器用以测量地球的重力场在以定向探管中心轴为Z轴，及二个与Z轴垂直，并且相互正交的X、 Y轴三个方向的加速度分量，而磁通门传感器测量由加速度传感器所定义的三个正交轴方向的地球的磁场分量。因而定向探头无论处于哪种状态，都能通过各传感器的测量值算出斜角、方位角及工具面角。
地面部分包括上位机、打印终端和司钻读出器。本实用新型采用力平衡式加速度传感器，新兴的石英饶性加速度传感器为其中一种性能较好的加速度传感器。力平衡加速度传感器的体积小、结构简单、坚实可靠；通过精心选择饶性结构、振动质量、位置传感器、力矩器、伺服电子线路、悬浮方式、阻尼及材料等，能满足不同的性能和应用要求。
20世纪30年代初，出现了磁通门技术，它能测定恒定和低频弱磁场，其基本原理是利用高磁导率、低矫顽力的软磁材料磁芯在激磁作用下，感应线圈出现随环境磁场而变的偶次谐波分量的电势特性，通过高性能的磁通门调理电路测量偶次谐波分量，从而测得环境磁场的大小。1936年德国物理学家Aschenbrenner和Goubau首次采用二
次谐波环芯探头测量大地磁场在水平方向上的冲击波动地磁变化，记录磁扰并提出磁通门的工作原理，随后Lapierre、 Autranikian、Vacquier等人对此项技术做了进一步的探索，从而证明了这种技术的可行性，利用它制成的仪器也不断的获得发展。目前，磁通门传感器已经广泛应用于地球磁场测量、矿石磁场测量、公路车辆感应、随钻测斜仪、卫星姿态控制等技术领域。在军事上，用于磁性武器及寻找地下武器(炮弹、地雷等)和反潜，还可用于预报天然地震级、空间磁测等。
本实用新型采用由三轴重力加速度传感器组成的重力加速度测量线路和三轴磁通门传感器组成的地磁测量线路，同时进行方位角测量的测量电路和实时进行计算，其中三轴重力加速度传感器为测量元件，对管线进行方位角、管线倾角的测量，以测量重力加速度的量值，
来精确计算测量管线分布状态；并辅以三轴磁通门传感器组成的地磁
测量线路，在非磁性干扰环境对管线的展布方向进行测定。
本实用新型利用测量探头中的重力加速度计和磁通门测得探头的倾角和方位及工具面，在探头姿态与被测物体或须定向的物体的姿态一致的条件下，将探头的倾角、方位及工具面作为被测物体或须定向的物体的倾角、方位及工具面。电缆为测量探头供电并同时作为信号通道，把探头得到的信号传输给上位机，上位机对这些信号进行处理，并以数字形式显示出来，提供给定向工作者。
权利要求1、一种多参量地下管道轨迹探测仪，其特征在于该探测仪包括地下和地面部分，地下部分包括仪器本体、定向探头和信号传输载体，仪器本体的串口经信号传输载体与地面上的上位机连接；仪器本体内设有单片机，定向探头的定向探管中安装由三轴加速度传感器测量电路和三轴磁通门传感器测量电路，二路测量电路测得的探头倾角、方位及工具面的信号依次经信号处理电路、多路开关电路、A/D转换电路送入单片机，单片机控制处理后的信号经信号传输载体传送至地面的上位机进行显示。
2、 按权利要求1所述的多参量地下管道轨迹探测仪，其特征在于所述的三轴重力加速度传感器和三轴磁通门传感器的三个轴保 持一致。
3、 按权利要求1所述的多参量地下管道轨迹探测仪，其特征在于所述的三轴重力加速度传感器是三个在空间上相互垂直的加速 度传感器。
专利摘要一种多参量地下管道轨迹探测仪，仪器本体内设有单片机，定向探头的定向探管中安装由三轴加速度传感器测量电路和三轴磁通门传感器测量电路，二路测量电路测得的探头倾角、方位及工具面的信号依次经信号处理电路、多路开关电路、A/D转换电路送入单片机，单片机控制处理后的信号经信号传输载体传送至地面的上位机进行显示。本实用新型的优点是用三轴加速度传感器和三轴磁通门传感器，测量定向探头在重力场和地磁场中的姿态；采用单片机处理数据，消除人工读数误差。
文档编号G01V11/00GK201397397SQ20092007164
公开日2010年2月3日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者司永峰, 廖文新, 张家峰, 来 曾, 杨建刚, 永 王, 王书增, 王治华 申请人:上海市地质调查研究院