專利名稱：粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于礦井安全開采監(jiān)測設備，特別涉及一種粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)。
背景技術：
目前，礦井尤其是煤礦現(xiàn)場工作面的前方與巷道兩側煤巖的應力狀態(tài)與“三區(qū)”的分布，一般是根據(jù)經(jīng)驗理論進行推測，很少進行實際測量確定。對于礦壓監(jiān)測一般使用動態(tài)應變儀或者礦壓儀通過測定頂板下沉量、下沉速度和支持載荷等參數(shù)進行測試，錨皸巷道采用測力錨桿與靜態(tài)電阻應變儀聯(lián)合對巷道受力狀態(tài)進行監(jiān)測。常規(guī)的監(jiān)測預報方法主要為接觸式，費工費時，難以直接準確測定工作面前方應力狀態(tài)。而且人工操作的監(jiān)測和煤巖體分布不均勻的影響，使監(jiān)測效果不穩(wěn)定、不準確，不能保證煤礦的安全開采，甚至對煤礦工人的安全也會受到影響。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服上述技術不足，提供一種結構簡單、安全可靠、監(jiān)測準確的粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)。本實用新型解決技術問題采用的技術方案是粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)包括傳感器、推進裝置、電源信號線、監(jiān)測儀，其特點是它們的連接關系如下傳感器連接推進裝置，而且傳感器與監(jiān)測儀之間用電源信號線連接，推進裝置用于將傳感器推入或拉出監(jiān)測儀上的傳感器安裝孔；監(jiān)測儀的電路原理圖中包括控制電路，開關電路、電源電路、顯示電路和傳感器電路；其中控制電路中包括ATMEGA128單片機U1、日歷時針芯片U2、電感器T1、三極管Q1、蜂鳴器FG、晶振器電阻(R9、電池Β \、電容C^C13,它們的連接關系是單片機U1的11、12腳分別接電阻R3、R4的一端，R3的另一端接地，R4的另一端接3. 3V電源，單片機U1的7、10、58、61、65腳接地，單片機仏的15腳接電阻R5的一端，R5的另一端接三極管Q1的基極，Q1的集電極接蜂鳴器FG的I腳，F(xiàn)G的2腳接電源VDD，Q1的發(fā)射極接地，單片機U1的17、18腳分別接晶振器Y1的兩端、電容C9、C8的一端，C8, C9另一端接地，單片機U1的25腳分別接傳感器電路中施密特觸發(fā)器U3E、U3D、U3F的10、8、12腳和電容C18的一端，單片機U1的31腳接電源電路中電源芯片U5的3腳，單片機U1的33腳接電阻R6的一端，R6另一端接地，單片機U1的20、24、35、45、55腳接地，單片機仏的56、57腳分別接晶振器Y2的兩端、電容C1(l、C11的一端，C10, C11和晶振器Y2的另兩端接地，單片機U1的36 40腳分別接顯示電路中液晶顯示器U3的5 1腳，單片機仏的41、42、43腳分別接日歷時鐘芯片U2的5、6、7腳、電阻R7、R8、R9的一端，電阻R7、R8、R9的另一端接3. 3V電源，單片機U1的50、51、52、53腳分別接開關電路中按鍵S4、S3、S2、S1的一端、電阻Rltl、Rn、R12、R13的一端，單片機U1的21、22腳接電容C7的一端，C7另一端接地，單片機U1的23、34、44、54腳接電容C4> C5, C6的一端和3. 3V電源，C4, C5, C6另一端接地，單片機U1的的59腳接電容C3的一端、電感器T1的一端，C3另一端接地，電感器T1另一端接3. 3V電源，單片機U1的60腳接電容C2的一端，C2的另一端接地，單片機U1的的62腳接電容C1的一端，C1的另一端接地，單片機U1的63腳接電阻Rp R2的一端，R1的另一端接VDD，R2另一端接地，日歷時鐘芯片U2的I腳接3. 3V電源，U2的2、3腳分別接晶振器Y3的兩端、電容C13、C12的一端，C13、C12另一端接地，U2的4腳接地，U2的8腳接電池BT1的正極，BT1的負極接地，電阻R7、R8、R9的另一端接3. 3V電源；開關電路中包括按鍵S^S4、電阻RltTR13 ;它們的連接關系是按鍵S^S4的另一端接地，電阻RltTR13S—端接3. 3V電源；電源電路中包括電源芯片U4、U5、電容C14 C16、電解電容C3tl、電池BT2 ;它們的連接關系是電源芯片U4的1、3腳接電容C16的一端、電源芯片U5的I腳、電解電容C3tl的正極、電池BT2的2腳，電池BT2的I腳接電解電容C3tl的負極和地，電源芯片U4的2腳接電容C16的另一端和地，U4的5腳接電容C14的一端和3. 3V電源，C4的另一端接地，電源芯片U5的2腳接地，U5的5腳接電容C15的一端和電源VDD，C15另一端接地；顯示電路中包括液晶顯示器U3、電容C21I29 ;它們的連接關系是液晶顯示器U3的6腳接3. 3V電源，U3的7腳接電容C29的一端和地，U3的8腳接C29另一端，U3的9腳接電容C21的一端，C21另一端接U3的10腳和電容C28的一端，C28的另一端接U3的11腳，U3的12、13腳分別接電容C27的兩端，U3的14 18腳分別接電容C26 C22的一端，C26^C22另一端接 數(shù)管GM、穩(wěn)壓二極管D2、D3、二極管D1、變壓器T、三極管Q2、電阻R14 R16、電容C17 C2Q ;它們的連接關系是變壓器T的I腳接電阻R14的一端和電源VDD，變壓器T的2腳接三極管Q2的集電極，T的5腳接Q2的基極，Q2的發(fā)射極接地，T的6腳接電阻R14的另一端，T的3腳接二極管D1的一端，T的4腳接電容C19的一端和地，二極管D1的另一端接電容C19另一端、穩(wěn)壓二極管D2的一端、電阻R15、電容C2tl的一端，C20另一端接地，D2的另一端接穩(wěn)壓二極管D3的一端，D3的另一端接電容C17的一端，電阻R15另一端接蓋革計數(shù)管GM的一端，GM的另一端接電阻R16的一端、電容C17另一端、施密特觸發(fā)器U3A的3腳，U3C的I腳、U3B的5腳，施密特觸發(fā)器U3A的2腳接U3F的13腳，U3B的4腳接U3E的11腳，U3C的6腳接U3D的9腳，電阻R16的另一端接地。本實用新型的有益效果是粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)可以實時監(jiān)測反映煤巖體變形破裂的過程與劇烈程度，進行煤巖應力測定，不受人工操作等人為因素和煤巖體分布不均勻的影響，信息的接收、傳輸比較簡單，對生產影響小，準確性高，可與礦井監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)地面預測預報，大幅度降低監(jiān)測費用，該方法測定方便，花費時間短，節(jié)省人力物力。
以下結合附圖以實施例具體說明。圖I是粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)的結構連接關系圖。圖2是圖I中監(jiān)測儀的電路原理圖。圖中，I-傳感器；2_推進裝置；3_監(jiān)測儀；3-1_控制電路；3-2_開關電路；3_3_電源電路；3_4_顯不電路；3_5_傳感器電路；4_電源/[目號線。
具體實施方式
實施例，參照附

圖1，粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)中的傳感器I連接推進裝置2，推進裝置2將傳感器I推入到監(jiān)測儀3內，并且將傳感器I從監(jiān)測儀3中拉出，傳感器I與監(jiān)測儀3之間用電源信號線4連接，監(jiān)測儀3的電路原理圖(參照附圖2)中包括控制電路3-1、開關電路3-2、電源電路3-3、顯示電路3-4、變壓電路3_5。其中控制電路3_1中包括ATMEGA128單片機U1'日歷時針芯片U2、電感器T1、三極管Q1、蜂鳴器FG、晶振器Y1'Y2> Y3、電阻(R9、電池BT1、電容C廣C13，它們的連接關系是單片機U1的11、12腳分別接電阻R3、R4的一端，R3的另一端接地，R4的另一端接3. 3V電源，單片機U1的7、10、58、61、65腳接地，單片機U1的15腳接電阻R5的一端，R5的另一端接三極管Q1的基極，Q1的集電極接蜂鳴器FG的I腳，F(xiàn)G的2腳接電源VDD，Q1的發(fā)射極接地，單片機U1的17、18腳分別接晶振器Y1的兩端、電容C9、C8的一端，C8、C9另一端接地，單片機U1的25腳分別接傳感器電路3-5中施密特觸發(fā)器U3E、U3D、U3F的10、8、12腳和電容C18的一端，單片機U1的31腳接電源電路3-3中電源芯片U5的3腳，單片機U1的33腳接電阻R6的一端，R6另一端接地，單片機仏的20、24、35、45、55腳接地，單片機仏的56、57腳分別接晶振器Y2的兩端、電容CltlX11的一端，C10, C11和晶振器Y2的另兩端接地，單片機U1的36 40腳分別接顯示電路3-4中液晶顯示器U3的5 1腳，單片機U1的41、42、43腳分別接日歷時鐘芯片U2的5、6、7腳、電阻R7、R8、R9的一端，電阻R7、R8、R9的另一端接3. 3V電源，單片機U1的50、51、52、53腳分別接 開關電路3-2中按鍵S4、S3> S2、S1的一端、電阻R1Q、Rn、R12> R13的一端，單片機U1的21、22腳接電容C7的一端，C7另一端接地，單片機U1的23、34、44、54腳接電容C4、C5、C6的一端和
3.3V電源，C4, C5, C6另一端接地，單片機U1的的59腳接電容C3的一端、電感器T1的一端，C3另一端接地，電感器T1另一端接3. 3V電源，單片機U1的60腳接電容C2的一端，C2的另一端接地，單片機U1的的62腳接電容C1的一端，C1的另一端接地，單片機U1的63腳接電阻％、R2的一端，R1的另一端接VDD，R2另一端接地，日歷時鐘芯片U2的I腳接3. 3V電源，U2的2、3腳分別接晶振器Y3的兩端、電容C13、C12的一端，C13、C12另一端接地，U2的4腳接地，U2的8腳接電池BT1的正極，BT1的負極接地，電阻R7、R8、R9的另一端接3. 3V電源；開關電路3-2中包括按鍵S廣S4、電阻RltTR13 ;它們的連接關系是按鍵S1X4的另一端接地，電阻RltTR13S—端接3. 3V電源；電源電路3-3中包括電源芯片仏、仏、電容(14飛16、電解電容C30>電池BT2 ;它們的連接關系是電源芯片U4的1、3腳接電容C16的一端、電源芯片U5的I腳、電解電容C3tl的正極、電池BT2的2腳，電池BT2的I腳接電解電容C3tl的負極和地，電源芯片U4的2腳接電容C16的另一端和地，U4的5腳接電容C14的一端和3. 3V電源，C4的另一端接地，電源芯片U5的2腳接地，U5的5腳接電容C15的一端和電源VDD，C15另一端接地；顯示電路3-4中包括液晶顯示器U3'電容C21I29 ;它們的連接關系是液晶顯示器U3的6腳接3. 3V電源，U3的7腳接電容C29的一端和地，U3的8腳接C29另一端，U3的9腳接電容C2i的一端，C21另一端接U3的10腳和電容C28的一端，C28的另一端接U3的11腳，U3的12、13腳分別接電容C27的兩端，U3的14 18腳分別接電容C26 C22的一端，C26^C22另一端接U3的19,20腳和地，傳感器電路3-5中包括施密特觸發(fā)器U3A、U3B、U3C、U3D、U3E、U3F、蓋革計數(shù)管GM、穩(wěn)壓二極管D2、D3、二極管D1、變壓器T、三極管Q2、電阻R14 R16、電容C17 C2Q ;它們的連接關系是變壓器T的I腳接電阻R14的一端和電源VDD，變壓器T的2腳接三極管Q2的集電極，T的5腳接Q2的基極，Q2的發(fā)射極接地，T的6腳接電阻R14的另一端，T的3腳接二極管D1的一端，T的4腳接電容C19的一端和地，二極管D1的另一端接電容C19另一端、穩(wěn)壓二極管D2的一端、電阻R15、電容C2tl的一端，C20另一端接地，D2的另一端接穩(wěn)壓二極管D3的一端，D3的另一端接電容C17的一端，電阻R15另一端接蓋革計數(shù)管GM的一端，GM的另一端接電阻R16的一端、電容C17另一端、施密特觸發(fā)器U3A的3腳，U3C的I腳、U3B的5腳，施密特觸發(fā)器U3A的2腳接U3F的13腳，U3B的4腳接U3E的11腳，U3C的6腳接U3D的9腳，電阻R16的另一端接地；粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測方法是首先在工作面或巷道壁上鉆孔，然后向孔內推入傳感器1，測定孔內不同位置的粒子輻射信號，或測定孔內同一位置的粒子輻射信號強度隨掘進深度的變化而變化的規(guī)律，以監(jiān)測礦井工作面和巷道的相對應力的狀態(tài)，測量時，垂直煤壁向煤巖體深處打鉆，鉆孔深度依據(jù)現(xiàn)場而定，鉆孔完成后快速退出鉆桿，立即用粒子輻射測定系統(tǒng)每I米一個測點沿鉆孔測定粒子輻射 信號，然后對鉆孔內部不同位置的煤巖所受到的相對應力狀態(tài)進行監(jiān)測分析，也可以在鉆孔內連續(xù)測試同一位置隨采掘工作面的推進，測試位置煤巖體相對應力狀態(tài)的變化規(guī)律，得到所述的礦井巖層的粒子輻射信號與礦井巖層應力狀態(tài)的耦合關系，由上述實驗得到耦合參數(shù)確定煤礦現(xiàn)場所需要的相應的應力狀態(tài)門限和接收數(shù)目以及閥值，合理布置粒子輻射應力狀態(tài)檢測系統(tǒng)，從而實現(xiàn)煤礦應力狀態(tài)的實時測定。
權利要求1.一種粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)，包括傳感器(I)、推進裝置(2)、電源信號線(4)、監(jiān)測儀(3)，其特征在于它們的連接關系如下傳感器連接推進裝置(2)，而且傳感器(I)與監(jiān)測儀(3 )之間用電源信號線(4)連接，推進裝置(2 )用于將傳感器(I)推入或拉出監(jiān)測儀(3)上的傳感器安裝孔；監(jiān)測儀(3)的電路原理圖中包括控制電路(3-1)，開關電路(3-2 )、電源電路(3-3 )、顯示電路(3-4 )和傳感器電路(3-5 );其中控制電路(3-1)中包括ATMEGA128單片機U1、日歷時針芯片隊、電感器1\、三極管Q1、蜂鳴器FG、晶振器ΥρΥ2、Υ3、電阻R1I9、電池BT1、電容C廣C13，它們的連接關系是單片機U1的11、12腳分別接電阻R3、R4的一端，R3的另一端接地，R4的另一端接3. 3V電源，單片機U1的7、10、58、61、65腳接地，單片機U1的15腳接電阻R5的一端，R5的另一端接三極管Q1的基極，Q1的集電極接蜂鳴器FG的I腳，F(xiàn)G的2腳接電源VDD，Q1的發(fā)射極接地，單片機U1的17、18腳分別接晶振器Y1的兩端、電容C9、C8的一端，C8, C9另一端接地，單片機U1的25腳分別接傳感器電路(3-5)中施密特觸發(fā)器U3E、U3D、U3F的10、8、12腳和電容C18的一端，單片機U1的31腳接電源電路(3-3)中電源芯片U5的3腳，單片機U1的33腳接電阻R6的一端，R6另一端接地，單片機U1的20、24、35、45、55腳接地，單片機仏的56、57腳分別接晶振器Y2的兩端、電容C1(l、C11的一端，C10, C11和晶振器Y2的另兩端接地，單片機U1的36 40腳分別接顯示電路(3-4)中液晶顯示器U3的5 1腳，單片機U1的41、42、43腳分別接日歷時鐘芯片U2的5、6、7腳、電阻R7、R8、R9的一端，電阻R7、R8、R9的另一端接3. 3V電源，單片機U1的50、51、52、53腳分別接開關電路(3-2)中按鍵S4、S3、S2、Si的一端、電阻R1(l、Rn、R12、R13的一端，單片機U1的21、22腳接電容C7的一端，C7另一端接地，單片機U1的23、34、44、54腳接電容C4、C5、C6的一端和.3. 3V電源，C4, C5, C6另一端接地，單片機U1的的59腳接電容C3的一端、電感器T1的一端，C3另一端接地，電感器T1另一端接3. 3V電源，單片機U1的60腳接電容C2的一端，C2的另一端接地，單片機U1的的62腳接電容C1的一端，C1的另一端接地，單片機U1的63腳接電阻％、R2的一端，R1的另一端接VDD，R2另一端接地，日歷時鐘芯片U2的I腳接3. 3V電源，U2的2、3腳分別接晶振器Y3的兩端、電容C13、C12的一端，C13、C12另一端接地，U2的4腳接地，U2的8腳接電池BT1的正極，BT1的負極接地，電阻R7、R8、R9的另一端接3. 3V電源；開關電路(3-2)中包括按鍵S1X4、電阻RltTR13 ;它們的連接關系是按鍵S1X4的另一端接地，電阻RltTR13另一端接3. 3V電源；電源電路(3-3)中包括電源芯片U4、U5、電容C14 C16、電解電容C3(l、電池BT2 ;它們的連接關系是電源芯片U4的1、3腳接電容C16的一端、電源芯片U5的I腳、電解電容C3tl的正極、電池BT2的2腳，電池BT2的I腳接電解電容C3tl的負極和地，電源芯片U4的2腳接電容C16的另一端和地，U4的5腳接電容C14的一端和3. 3V電源，C4的另一端接地，電源芯片U5的2腳接地，U5的5腳接電容C15的一端和電源VDD，C15另一端接地；顯示電路(3-4)中包括液晶顯示器U3、電容C21 C29 ;它們的連接關系是液晶顯示器U3的6腳接3. 3V電源，U3的7腳接電容C29的一端和地，U3的8腳接C29另一端，U3的9腳接電容C21的一端，C21另一端接U3的10腳和電容C28的一端，C28的另一端接U3的11腳，U3的.12、13腳分別接電容C27的兩端，U3的14 18腳分別接電容C26 C22的一端，C26^C22另一端接U3的19、20腳和地，傳感器電路(3-5)中包括施密特觸發(fā)器U3A、U3B、U3C、U3D、U3E、U3F、蓋革計數(shù)管GM、穩(wěn)壓二極管D2、D3、二極管D1、變壓器T、三極管Q2、電阻R14 R16、電容C17 C2Q ;它們的連接關系是變壓器T的I腳接電阻R14的一端和電源VDD，變壓器T的2腳接三極管Q2的集電極，T的5腳接Q2的基極，Q2的發(fā)射極接地，T的6腳接電阻R14的另一端，T的3腳接二極管D1的一端，T的4腳接電容C19的一端和地，二極管D1的另一端接電容C19另一端、穩(wěn)壓二極管D2的一端、電阻R15、電容C2tl的一端 ，C20另一端接地，D2的另一端接穩(wěn)壓二極管D3的一端，D3的另一端接電容C17的一端，電阻R15另一端接蓋革計數(shù)管GM的一端，GM的另一端接電阻R16的一端、電容C17另一端、施密特觸發(fā)器U3A的3腳，U3C的I腳、U3B的5腳，施密特觸發(fā)器U3A的2腳接U3F的13腳，U3B的4腳接U3E的11腳，U3C的6腳接U3D的9腳，電阻R16的另一端接地。
專利摘要本實用新型屬于礦井安全開采監(jiān)測設備，特別涉及一種粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)，包括傳感器(1)、推進裝置(2)、電源信號線(4)、監(jiān)測儀(3)，它們的連接關系如下傳感器連接推進裝置(2)，而且傳感器(1)與監(jiān)測儀(3)之間用電源信號線(4)連接，推進裝置(2)用于將傳感器(1)推入或拉出監(jiān)測儀(3)上的傳感器安裝孔；監(jiān)測儀(3)的電路原理圖中包括控制電路(3-1)，開關電路(3-2)、電源電路(3-3)、顯示電路(3-4)和傳感器電路(3-5)；粒子輻射監(jiān)測礦井巖層應力狀態(tài)系統(tǒng)及監(jiān)測方法可以實時監(jiān)測反映煤巖體變形破裂的過程與劇烈程度，進行煤巖應力測定，該方法測定方便，花費時間短，節(jié)省人力物力。
文檔編號G01L1/25GK202562675SQ20122016202
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權日2012年4月17日
發(fā)明者潘一山, 李忠華, 冀常鵬, 李國臻 申請人:遼寧工程技術大學