本公開(kāi)涉及鉆機(jī)機(jī)上余尺測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)：

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開(kāi)相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

基礎(chǔ)勘察主要應(yīng)用工程鉆機(jī)，多采用立軸回轉(zhuǎn)式巖芯鉆機(jī)，如xy-1(a)型、xy-2型、hz-130(150及180)型等，方便拆卸搬運(yùn)，占?jí)和恋厣佟Ｔ撛O(shè)備鉆探孔深主要依據(jù)鉆具與開(kāi)停鉆上余人工計(jì)算判斷，主動(dòng)鉆桿每10cm一個(gè)刻度，理論上可以通過(guò)鋼尺量測(cè)上余，但是在具體操作中，沒(méi)有機(jī)長(zhǎng)會(huì)如此操作，因此在鉆探過(guò)程中孔深精度只能取決于鉆機(jī)長(zhǎng)的熟練程度和責(zé)任心程度，一般最大精度也要在5cm以上。對(duì)于基巖面、巖溶空洞頂?shù)装宓鹊呐袛鄷?huì)帶來(lái)較大誤差。

此外，在地質(zhì)編錄的記錄中，需要記錄機(jī)上余尺這一數(shù)據(jù)；所謂機(jī)上余尺，即鉆機(jī)機(jī)頭高度至鉆桿頂端的距離，并根據(jù)鉆孔深度＝鉆桿總長(zhǎng)-(鉆機(jī)機(jī)頭高度+上余尺寸)獲取鉆孔深度的相關(guān)數(shù)據(jù)。

發(fā)明人目前可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量孔深的裝置，多是采用數(shù)字化鉆機(jī)，但是該類鉆機(jī)主要應(yīng)用于石油勘探等大型深孔鉆探的情況，由于體型較大，這類鉆機(jī)無(wú)法應(yīng)用于基礎(chǔ)勘查的孔深相對(duì)較小的工程鉆機(jī)；此外，數(shù)字化鉆機(jī)需要在鉆頭部位安裝探頭來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)；這種探測(cè)方式存在下列缺點(diǎn)：

(1)在鉆頭部位設(shè)有探頭，由于地質(zhì)環(huán)境非常復(fù)雜，在鉆探過(guò)程中會(huì)遇到各種糟糕的地質(zhì)條件，因此探頭容易損壞；

(2)數(shù)字化鉆機(jī)的鉆頭部位需要采用特殊的磁性材料，費(fèi)用昂貴，成本很高；

(3)數(shù)字化鉆機(jī)作為一整套設(shè)備，無(wú)法利用現(xiàn)有的簡(jiǎn)單鉆機(jī)，對(duì)現(xiàn)有鉆機(jī)是一種浪費(fèi)；

(4)需要在鉆桿中穿設(shè)連接探頭的電線，鉆探過(guò)程中，每一回次都需要對(duì)電線進(jìn)行梳理和調(diào)整，施工非常不便，工作效率很低；

(5)鉆探過(guò)程中鉆機(jī)的震動(dòng)不利于數(shù)據(jù)的采集。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)為了解決上述問(wèn)題，提出了一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置及方法，本公開(kāi)所述方案有效提高了鉆探作業(yè)的精度和工人工作的效率，降低了鉆探外業(yè)的成本。

根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的第一個(gè)方面，提供了一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，包括分離式超聲測(cè)距模塊和短邊測(cè)距模塊，所述分離式超聲測(cè)距模塊包括固定于主動(dòng)鉆桿頂端的超聲發(fā)射單元以及固定于支架上的超聲接收單元；所述短邊測(cè)距模塊用于測(cè)量所述超聲接收單元與鉆機(jī)立軸之間的垂直距離；所述短邊測(cè)距模塊為一體式超聲測(cè)距裝置，且所述一體式超聲測(cè)距裝置與所述超聲接收單元固定為一體。

進(jìn)一步的，所述超聲發(fā)射單元安裝在主動(dòng)鉆桿頂端高壓水龍下部的非旋轉(zhuǎn)部位，所述超聲發(fā)射單元上設(shè)置有用于實(shí)時(shí)確定超聲收發(fā)線與垂直方向夾角的陀螺儀。

進(jìn)一步的，所述超聲接收單元固定于支架上，所述支架包括三角架、可調(diào)高度柱以及活動(dòng)懸臂，所述超聲接收單元固定于所述活動(dòng)懸臂上，所述支架獨(dú)立于鉆機(jī)；所述活動(dòng)懸臂固定于可調(diào)高度固定桿上，通過(guò)調(diào)整所述可調(diào)高度固定桿，所述超聲接收單元可進(jìn)行高度調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述短邊測(cè)距模塊還可以為磁性頭卷尺，所述磁性頭卷尺的一端通過(guò)磁頭固定卡槽固定在所述超聲接收裝置上，另一端通過(guò)t型磁頭固定于所述鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)器立軸上，所述t型磁頭通過(guò)設(shè)于卷尺端部的若干磁頭固定孔固定。

進(jìn)一步的，所述超聲測(cè)距模塊連接有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于接收所述超聲測(cè)距模塊獲取的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理控制模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理控制模塊用于對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；所述數(shù)據(jù)處理控制模塊將分析處理后的數(shù)據(jù)信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊輸入到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。

進(jìn)一步的，所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置還包括供電模塊，所述供電模塊采用四模雙電模式，所述雙電即內(nèi)置鋰電池及外接電源，支持電源熱插拔；所述四模即供電方式包括野外太陽(yáng)能供電、內(nèi)置鋰電充電替換供電、usb連正常電源供電、緊急狀態(tài)下的干電池組供電四種模式。

根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的第二個(gè)方面，提供了一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量方法，其利用上述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，包括：

將所述超聲接收單元固定在支架上，調(diào)整豎直校準(zhǔn)裝置，使所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置水平放置；

在主動(dòng)鉆桿頂部的非旋轉(zhuǎn)部位固定安裝超聲發(fā)射裝置，啟動(dòng)發(fā)射裝置，確保接收裝置在可接收的范圍內(nèi)；

確保所述超聲接收單元與鉆探記錄儀連接，并將鉆桿總長(zhǎng)數(shù)據(jù)、所述超聲接收裝置的高度數(shù)據(jù)及其至鉆機(jī)立軸的垂直距離輸入到所述鉆探記錄儀中；

鉆探開(kāi)始，所述超聲發(fā)射單元按照固定頻率發(fā)射超聲波，所述超聲接收單元根據(jù)接收到的時(shí)間長(zhǎng)度以及超聲傳播速度，換算成距離信息，數(shù)據(jù)處理控制模塊對(duì)采集到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)勾股定理得到所述超聲接收裝置至所述鉆桿頂部的豎直距離，并結(jié)合鉆桿總長(zhǎng)和所述超聲接收裝置的高度，實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)機(jī)上余尺。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開(kāi)的有益效果是：

(1)本公開(kāi)所述方案利用“孔深＝總桿長(zhǎng)-超聲接收裝置高度-超聲接收裝置上余尺寸”這一原理，能夠?qū)崟r(shí)獲取鉆探孔深，打破了傳統(tǒng)的直接探測(cè)孔深的固有思路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，且可完整記錄鉆探過(guò)程；超聲測(cè)距裝置均與鉆機(jī)相互獨(dú)立，避免鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中因?yàn)檎饎?dòng)對(duì)測(cè)量裝置產(chǎn)生的影響，確保測(cè)距準(zhǔn)確和設(shè)備穩(wěn)定；

(2)所述裝置作為輔助裝置，其獨(dú)立于鉆機(jī)本體，因此可以結(jié)合現(xiàn)有鉆機(jī)共同使用，與數(shù)字化鉆機(jī)相比，造價(jià)很低，節(jié)約成本。

(3)本公開(kāi)所述方案通過(guò)設(shè)置四模雙電模式供電單元，能夠根據(jù)工作特點(diǎn)解決不同工作環(huán)境下電源需求，有效降低使用成本。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1為本公開(kāi)實(shí)施例一中所述的鉆機(jī)結(jié)構(gòu)及超聲測(cè)距裝置示意圖；

圖2為本公開(kāi)實(shí)施例一中所述的超聲發(fā)射器結(jié)構(gòu)及安裝圖；

圖3為本公開(kāi)實(shí)施例一中所述的功能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本公開(kāi)實(shí)施例一中所述的t型磁性頭卷尺結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本公開(kāi)作進(jìn)一步說(shuō)明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

實(shí)施例一：

本實(shí)施例的目的是提供一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置。

首先對(duì)本實(shí)施例中的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置的整體設(shè)計(jì)思路進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括分離式超聲測(cè)距模塊、短邊測(cè)距模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、屏顯裝置(含警示燈)、供電模塊；

所述短邊測(cè)距裝置指測(cè)量分離式超聲測(cè)距接收器與鉆機(jī)立軸之間的最短(垂直)距離，一般可采用收發(fā)一體式超聲測(cè)距裝置或磁性頭卷尺裝置；所述收發(fā)一體式超聲測(cè)距裝置，與分離式超聲測(cè)距模塊的超聲接收單元固定為一體，且其角度可調(diào)，確保其保持水平，與鉆機(jī)立軸垂直，所測(cè)距離即短邊實(shí)時(shí)距離；所述磁性頭卷尺裝置，考慮到分離式超聲測(cè)距接收器一般固定后位置不動(dòng)，其與鉆機(jī)立軸間距一般為固定值，在固定裝置時(shí)可用磁性頭吸附至鉆機(jī)立軸，卷尺最小距離即為短邊距離；

所述分離式超聲測(cè)距裝置包括超聲發(fā)射單元和超聲接收單元；所超聲發(fā)射單元安裝在立軸上方高壓水龍下部的非旋轉(zhuǎn)部位，其發(fā)射頻率可調(diào)；所述超聲測(cè)距接收單元安裝在固定支架上，安裝高度可調(diào)整為地面至鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器上卡盤上部之間任意高度，為方便報(bào)表記錄，一般把所述超聲接收單元(測(cè)距基準(zhǔn)點(diǎn))固定在機(jī)頭高度，則依據(jù)勾股定理，一般情況下(豎直方向鉆探)，機(jī)上余尺＝(斜邊^(qū)2-短邊^(qū)2)^(1/2)；如測(cè)距接收器置于機(jī)頭高度以下時(shí)，量測(cè)發(fā)射頭與機(jī)頭之間的豎直距離差，機(jī)上余尺＝計(jì)算機(jī)上余尺-豎直距離差；

數(shù)據(jù)處理控制模塊用于斜邊超聲測(cè)距數(shù)據(jù)采集，短邊測(cè)距數(shù)據(jù)采集或錄入，計(jì)時(shí)同步，并對(duì)數(shù)據(jù)做篩選判斷，過(guò)濾掉噪點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)值大幅度變大(或無(wú)窮大)時(shí)轉(zhuǎn)為省電模式；

數(shù)據(jù)傳輸模塊包括雙向藍(lán)牙裝置和數(shù)據(jù)傳輸接口，個(gè)別可根據(jù)需要增加gprs數(shù)據(jù)傳輸模塊；

設(shè)置屏顯裝置(含警示燈)主要用于通過(guò)顯示屏顯示實(shí)時(shí)余尺距離，對(duì)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或操作錯(cuò)誤時(shí)做示警，并可在顯示屏顯示錯(cuò)誤代碼；

設(shè)置供電模塊主要根據(jù)野外工作特點(diǎn)，獨(dú)創(chuàng)的四模雙電模式；雙電即內(nèi)置鋰電池及外接電源，支持電源熱插拔；四模指供電方式包括野外太陽(yáng)能供電、內(nèi)置鋰電充電替換供電、usb連正常電源供電、緊急狀態(tài)下的干電池組供電四種模式，根據(jù)工作特點(diǎn)解決不同工作環(huán)境下電源需求，有效降低使用成本；

設(shè)置開(kāi)關(guān)按鍵包括電源開(kāi)關(guān)、藍(lán)牙連接鍵、重啟鍵等。

下面，對(duì)本實(shí)施例所述的鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，如圖1所示，一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，包括分離式超聲測(cè)距模塊和短邊測(cè)距模塊，所述分離式超聲測(cè)距模塊包括固定于主動(dòng)鉆桿頂端的超聲發(fā)射單元以及固定于支架上的超聲接收單元；所述短邊測(cè)距模塊用于測(cè)量所述超聲接收單元與鉆機(jī)立軸之間的垂直距離；所述短邊測(cè)距模塊為一體式超聲測(cè)距裝置，且所述一體式超聲測(cè)距裝置與所述超聲接收單元固定為一體。

進(jìn)一步的，所述超聲發(fā)射單元安裝在主動(dòng)鉆桿頂端高壓水龍下部的非旋轉(zhuǎn)部位，所述超聲發(fā)射單元上設(shè)置有用于實(shí)時(shí)確定超聲收發(fā)線與垂直方向夾角的陀螺儀。

進(jìn)一步的，所述超聲接收單元固定于支架上，所述支架包括三角架、可調(diào)高度柱以及活動(dòng)懸臂，所述超聲接收單元固定于所述活動(dòng)懸臂上，所述支架獨(dú)立于鉆機(jī)；所述活動(dòng)懸臂固定于可調(diào)高度固定桿上，通過(guò)調(diào)整所述可調(diào)高度固定桿，所述超聲接收單元可進(jìn)行高度調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述超聲測(cè)距模塊連接有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于接收所述超聲測(cè)距模塊獲取的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理控制模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理控制模塊用于對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；所述數(shù)據(jù)處理控制模塊將分析處理后的數(shù)據(jù)信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊輸入到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。

進(jìn)一步的，所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置還包括供電模塊，所述供電模塊采用四模雙電模式，所述雙電即內(nèi)置鋰電池及外接電源，支持電源熱插拔；所述四模即供電方式包括野外太陽(yáng)能供電、內(nèi)置鋰電充電替換供電、usb連正常電源供電、緊急狀態(tài)下的干電池組供電四種模式；根據(jù)工作特點(diǎn)解決不同工作環(huán)境下電源需求，有效降低使用成本。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理控制根據(jù)勾股定理，根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)距的斜邊c和固定短邊距離x，計(jì)算獲取所述超聲接收單元到所述鉆桿頂端的垂直距離，即為機(jī)上余尺；結(jié)合鉆桿總長(zhǎng)、所述超聲接收裝置距地面的高度，則能實(shí)時(shí)獲取鉆探孔深；

機(jī)上余尺＝(斜邊c^2-短邊x^2)^(1/2)。

進(jìn)一步的，所述超聲接收單元到所述鉆桿頂端的垂直距離即為超聲接收裝置上余尺寸，通過(guò)建立超聲接收裝置上余尺寸的采集裝置，利用“孔深＝總桿長(zhǎng)-超聲接收裝置高度-超聲接收裝置上余尺寸”這一原理，能夠?qū)崟r(shí)獲取鉆探孔深，打破了傳統(tǒng)的直接探測(cè)孔深的固有思路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，且可完整記錄鉆探過(guò)程；超聲測(cè)距裝置均與鉆機(jī)相互獨(dú)立，避免鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中因?yàn)檎饎?dòng)對(duì)測(cè)量裝置產(chǎn)生的影響，確保測(cè)距準(zhǔn)確和設(shè)備穩(wěn)定；此外，此套裝置作為輔助裝置，可以結(jié)合現(xiàn)有鉆機(jī)共同使用，與數(shù)字化鉆機(jī)相比，造價(jià)很低，節(jié)約成本。

進(jìn)一步的，在所述超聲接收單元的安裝位置還設(shè)置有用于測(cè)量所述超聲接收裝置至鉆機(jī)立軸之間垂直距離的收發(fā)一體式超聲測(cè)距模塊；所述超聲發(fā)射單元上設(shè)有用以實(shí)時(shí)確定超聲收發(fā)線與垂直方向夾角的陀螺儀；使用收發(fā)一體式超聲測(cè)距裝置測(cè)量超聲接收裝置至鉆機(jī)立軸之間垂直距離，并直接將所測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至所述數(shù)據(jù)處理控制模塊，便于數(shù)據(jù)處理控制模塊直接利用勾股定理，獲得超聲接收裝置上余尺寸；使用收發(fā)一體式超聲測(cè)距裝置測(cè)量距離精度較高。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：用于從外部移動(dòng)設(shè)備調(diào)取既有數(shù)據(jù)至所述數(shù)據(jù)處理控制模塊的數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊；通過(guò)鍵盤和條形碼掃描中的一種或多種組合方式獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)錄入模塊；通過(guò)與所述超聲測(cè)距裝置連接獲取相關(guān)測(cè)距數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集模塊。

進(jìn)一步的，所述超聲發(fā)射單元安裝在鉆機(jī)立軸上方高壓水龍下部的非旋轉(zhuǎn)部位，其發(fā)射頻率可調(diào)；將超聲發(fā)射單元安裝在高壓水龍下部的非旋轉(zhuǎn)部位，可以保證超聲發(fā)射裝置的穩(wěn)定，提高測(cè)量精度。

進(jìn)一步的，如圖3所示，所述支架的下部為三腳架，所述三腳架上方連接伸縮支架，所述伸縮支架的上端連接用于放置超聲接收裝置的活動(dòng)懸臂；所述支架獨(dú)立于鉆機(jī)之外，避免因?yàn)殂@機(jī)震動(dòng)對(duì)超聲接收造成影響；利用伸縮支架可以方便的調(diào)節(jié)固定支架的高度；伸縮支架上端連接活動(dòng)懸臂，便于收放，攜帶方便。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊對(duì)測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，并判斷所述測(cè)距數(shù)據(jù)的變化幅度，當(dāng)所述變化幅度大于設(shè)定值時(shí)，所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置轉(zhuǎn)為省電模式；所述數(shù)據(jù)處理分析模塊采用消抖濾波算法消除噪聲極點(diǎn)，去除跳動(dòng)大的噪點(diǎn)數(shù)據(jù)；采用滑動(dòng)平均濾波法防止連續(xù)時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的震蕩，讓測(cè)距數(shù)據(jù)趨于平滑；當(dāng)測(cè)距數(shù)據(jù)變化幅度突然增大時(shí)，說(shuō)明本回次鉆探完畢；測(cè)距過(guò)程也相應(yīng)終端，此時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置進(jìn)入省電模式，一是節(jié)約能源，此外也利于對(duì)測(cè)距數(shù)據(jù)的分析處理。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理控制模塊對(duì)測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用內(nèi)設(shè)的同步時(shí)鐘，繪制鉆孔深度與鉆進(jìn)時(shí)間的曲線，得到地層巖性發(fā)生突變的精確深度位置，并獲取鉆機(jī)的有效工作時(shí)長(zhǎng)；工程鉆機(jī)在鉆進(jìn)取芯時(shí)，當(dāng)遇到巖石非常破碎的情況時(shí)，提取出來(lái)的巖芯不連續(xù)，非常松散破碎，而且可能夾雜著卵石，對(duì)于這種情況，無(wú)法判斷卵石的具體位置，也無(wú)法判斷地層巖性發(fā)生突變的精確深度。利用鉆孔深度與鉆進(jìn)時(shí)間曲線中，根據(jù)曲線的斜率，可以得出鉆機(jī)鉆進(jìn)的速度，鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度對(duì)應(yīng)著地層的軟硬程度。當(dāng)曲線的斜率變化不大時(shí)，說(shuō)明鉆機(jī)鉆進(jìn)速度大致相同，即相應(yīng)部分的地層情況大致相同。當(dāng)曲線出現(xiàn)突變時(shí)，其相應(yīng)深度即為地層巖性發(fā)生突變的精確深度。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊為無(wú)線通訊模塊和有線通訊模塊，所述無(wú)線通訊模塊包括gprs數(shù)據(jù)傳輸模塊和/或藍(lán)牙模塊單元；所述有線通訊模塊包括usb接口；通過(guò)有線或無(wú)線方式將儲(chǔ)存數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，可以方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞和共享。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例的目的是提供一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置的另一實(shí)施例子。

本實(shí)施例中所述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其所述短邊測(cè)距模塊還可以為磁性頭卷尺，所述磁性頭卷尺的一端通過(guò)磁頭固定卡槽固定在所述超聲接收裝置上，另一端通過(guò)t型磁頭固定于所述鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)器立軸上，所述t型磁頭通過(guò)設(shè)于卷尺端部的若干磁頭固定孔固定；超聲測(cè)距接收裝置與鉆桿的最短距離可通過(guò)磁性頭卷尺測(cè)量，考慮到超聲測(cè)距接收裝置一般固定后位置不動(dòng)，其與鉆機(jī)立軸間距一般為固定值，在固定裝置時(shí)可用磁性頭吸附至鉆機(jī)立軸，卷尺最小距離即為短邊距離。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例的目的是提供一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量方法。

一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量方法，其利用上述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，包括：

將所述超聲接收單元固定在支架上，調(diào)整豎直校準(zhǔn)裝置，使所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置水平放置；

在主動(dòng)鉆桿頂部的非旋轉(zhuǎn)部位固定安裝超聲發(fā)射裝置，啟動(dòng)發(fā)射裝置，確保接收裝置在可接收的范圍內(nèi)；

確保所述超聲接收單元與鉆探記錄儀連接，并將鉆桿總長(zhǎng)數(shù)據(jù)、所述超聲接收裝置的高度數(shù)據(jù)及其至鉆機(jī)立軸的垂直距離輸入到所述鉆探記錄儀中；

鉆探開(kāi)始，所述超聲發(fā)射單元按照固定頻率發(fā)射超聲波，所述超聲接收單元根據(jù)接收到的時(shí)間長(zhǎng)度以及超聲傳播速度，換算成距離信息，數(shù)據(jù)處理控制模塊對(duì)采集到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)勾股定理得到所述超聲接收裝置至所述鉆桿頂部的豎直距離，并結(jié)合鉆桿總長(zhǎng)和所述超聲接收裝置的高度，實(shí)時(shí)獲取鉆機(jī)機(jī)上余尺。

上述實(shí)施例提供的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置及方法完全可以實(shí)現(xiàn)，具有廣闊應(yīng)用前景。

以上所述僅為本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本公開(kāi)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本公開(kāi)可以有各種更改和變化。凡在本公開(kāi)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本公開(kāi)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本公開(kāi)的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本公開(kāi)保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本公開(kāi)的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本公開(kāi)的保護(hù)范圍以內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，包括分離式超聲測(cè)距模塊和短邊測(cè)距模塊，所述分離式超聲測(cè)距模塊包括固定于主動(dòng)鉆桿頂端的超聲發(fā)射單元以及固定于支架上的超聲接收單元；所述短邊測(cè)距模塊用于測(cè)量所述超聲接收單元與鉆機(jī)立軸之間的垂直距離；所述短邊測(cè)距模塊為一體式超聲測(cè)距裝置，且所述一體式超聲測(cè)距裝置與所述超聲接收單元固定為一體。

2.如權(quán)利要求1所述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，所述超聲發(fā)射單元安裝在主動(dòng)鉆桿頂端高壓水龍下部的非旋轉(zhuǎn)部位，所述超聲發(fā)射單元上設(shè)置有用于實(shí)時(shí)確定超聲收發(fā)線與垂直方向夾角的陀螺儀。

3.如權(quán)利要求1所述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，所述超聲接收單元固定于支架上，所述支架包括三角架、可調(diào)高度柱以及活動(dòng)懸臂，所述超聲接收單元固定于所述活動(dòng)懸臂上，所述支架獨(dú)立于鉆機(jī)。

4.如權(quán)利要求3所述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，所述活動(dòng)懸臂固定于可調(diào)高度固定桿上，通過(guò)調(diào)整所述可調(diào)高度固定桿，所述超聲接收單元可進(jìn)行高度調(diào)整。

5.如權(quán)利要求1所述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，所述一體式超聲測(cè)距裝置角度可調(diào)，水平方向與鉆機(jī)立軸垂直。

6.如權(quán)利要求1所述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，所述短邊測(cè)距模塊還可以為磁性頭卷尺。

7.如權(quán)利要求6所述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，所述磁性頭卷尺的一端通過(guò)磁頭固定卡槽固定在所述超聲接收裝置上，另一端通過(guò)t型磁頭固定于所述鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)器立軸上，所述t型磁頭通過(guò)設(shè)于卷尺端部的若干磁頭固定孔固定。

8.如權(quán)利要求1所述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，所述超聲測(cè)距模塊連接有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于接收所述超聲測(cè)距模塊獲取的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理控制模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理控制模塊用于對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；所述數(shù)據(jù)處理控制模塊將分析處理后的數(shù)據(jù)信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊輸入到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。

9.如權(quán)利要求1所述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)測(cè)量裝置還包括供電模塊，所述供電模塊采用四模雙電模式，所述雙電即內(nèi)置鋰電池及外接電源，支持電源熱插拔；所述四模即供電方式包括野外太陽(yáng)能供電、內(nèi)置鋰電充電替換供電、usb連正常電源供電、緊急狀態(tài)下的干電池組供電四種模式。

10.一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量方法，其利用上述的一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于，包括：

將所述超聲接收單元固定在支架上，調(diào)整豎直校準(zhǔn)裝置，使所述短邊測(cè)距模塊水平放置；

在主動(dòng)鉆桿頂部的非旋轉(zhuǎn)部位固定安裝超聲發(fā)射裝置，啟動(dòng)發(fā)射裝置，確保接收裝置在可接收的范圍內(nèi)；

確保所述超聲接收單元與鉆探記錄儀連接，并將鉆桿總長(zhǎng)數(shù)據(jù)、所述超聲接收裝置的高度數(shù)據(jù)及其至鉆機(jī)立軸的垂直距離輸入到所述鉆探記錄儀中；

鉆探開(kāi)始，所述超聲發(fā)射單元按照固定頻率發(fā)射超聲波，所述超聲接收單元根據(jù)接收到的時(shí)間長(zhǎng)度以及超聲傳播速度，換算成距離信息，數(shù)據(jù)處理控制模塊對(duì)采集到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)勾股定理得到鉆機(jī)機(jī)上余尺，并結(jié)合鉆桿總長(zhǎng)和所述超聲接收裝置的高度，實(shí)時(shí)獲取鉆孔深度結(jié)果。

技術(shù)總結(jié)

本公開(kāi)提出了一種鉆機(jī)機(jī)上余尺實(shí)時(shí)測(cè)量裝置及方法，所述裝置包括分離式超聲測(cè)距模塊和短邊測(cè)距模塊，所述分離式超聲測(cè)距模塊包括固定于主動(dòng)鉆桿頂端的超聲發(fā)射單元以及固定于支架上的超聲接收單元；所述短邊測(cè)距模塊用于測(cè)量所述超聲接收單元與鉆機(jī)立軸之間的垂直距離；所述短邊測(cè)距模塊為一體式超聲測(cè)距裝置，且所述一體式超聲測(cè)距裝置與所述超聲接收單元固定為一體；所述裝置能夠?qū)崟r(shí)獲取鉆探孔深，打破了傳統(tǒng)的直接探測(cè)孔深的固有思路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，且可完整記錄鉆探過(guò)程；超聲測(cè)距裝置均與鉆機(jī)相互獨(dú)立，避免鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中因?yàn)檎饎?dòng)對(duì)測(cè)量裝置產(chǎn)生的影響，確保測(cè)距準(zhǔn)確和設(shè)備穩(wěn)定。

技術(shù)研發(fā)人員：王成軍;李濤;尤俊義;李健;魏東旭;劉虎;徐毅;胡永飛;張暮晨

受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.22

技術(shù)公布日：2021.04.30