[发明专利]一种数字地质罗盘仪及地质体产状的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于地质罗盘仪技术领域，涉及一种数字地质罗盘仪及地质体产状的测量方法。

背景技术

目前，地质罗盘仪均是机械式指针设计，常用于测量各种地质构造的方位角（走向、倾向）、倾角。这种罗盘有如下缺点：

（1）测量精度误差大：比如在测量方位时需要首先保持相对水平，这就需要观察用于测量水平的水银泡居中平衡状态，由于手持罗盘产生的颤动此时会存在观察误差。在相对水平后读取数据时或读取指针漂移中心值或手动控制指针停止摆动，这时也会产生至少1-3度的误差，与前述误差累积会产生更大的误差。而在机械部件老化及使用环境恶劣时，传统罗盘的误差会更大。测量倾角时需要首先获取水平方向，也同样会产生较大误差；

（2）操作效率低：传统罗盘由于在测量时受到前述保持水银泡的平衡、观测指针平衡都比较费时，并且往往需要重复多次才能获取比较准确的数据；测量倾角时也需要重复上述过程，故此需要花费相对较多的时间，这在矿井井下较恶劣甚至不安全的条件下，使用这种罗盘仪就有十分明显的不足。

发明内容

本发明提供一种基于数字地质罗盘仪及地质体产状的测量方法，其测量精度高且操作效率高，还能够进一步具备多种检测或数据采集功能。

本发明所采用的技术方案是：

一种数字地质罗盘仪，包括壳体，壳体内设置有分别与存储与控制模块相连接的方位角与倾角数据采集模块、激光模块、电源电路和显示模块；

所述的方位角与倾角数据采集调理模块包括磁传感器、加速度传感器和A/D转换器，A/D转换器将磁传感器、加速度传感器所采集的原始数据的调理并将其发送给存储与控制电路；

存储与控制模块读取方位角与倾角数据采集模块所测量到的方位角与倾角调理数据，经处理获得方位角、仰俯角和侧滚角，并发送至显示模块显示；

显示内容主要包括罗盘仪的横滚角、俯仰角、方位角的数值和/或数值的模拟图形；所述的仰俯角是指当前方位角的方向线与水平面的夹角，横滚角是指罗盘平面内垂直于航向方向的直线与水平面的夹角；

罗盘仪的壳体设有与横滚角、俯仰角方向平行的直线边框。

所述磁传感器为3轴磁传感器，所述加速度传感器为3轴加速度传感器；

或者磁传感器、加速度传感器为集成3轴磁传感器与3轴加速度传感器的集成传感器。

所述的壳体内还设有与存储与控制模块相连接的激光模块，所述的激光模块包括激光指向模块和/或激光投线模块；

磁传感器所代表的地磁方位方向与激光指向模块的激光束的中心线保持一致性；加速度传感器所代表的水平面的X轴或Y轴与激光投线模块所的投射的激光线保持一致或平行。

所述存储与控制电路控制激光模块的激光指向，使激光模块发射一束与当前罗盘仪方位角一致的激光束；

存储与控制电路控制激光模块的激光投线，使激光模块发射一条与当前罗盘仪测量倾斜角度一致的激光线。

当显示在显示模块上数据需要保存时，在存储至存储与控制模块的控制下，该数据被存储至存储与控制模块。

所述存储与控制电路包括通过数据总线相连接的控制器和存储器；

所述的显示模块包括显示驱动电路和显示屏，显示驱动电路在存储与控制电路的控制下驱动显示屏，将相应的内容显示在显示屏。

一种基于数字地质罗盘仪的地质体产状的测量方法，包括以下操作：

1）根据待测地质体对象，选择测量地质体对象的特征面；

2）将数字地质罗盘仪上与俯仰角方向平行的直线边框贴紧地质体特征面，在保持数字罗盘仪基本水平的状态下，调整数字罗盘仪姿态，查看显示屏上的俯仰角的数值或模拟图形的变化；当俯仰角接近或等于0度时，提示数字罗盘仪达到水平状态，暂停数字罗盘仪的姿态调整，此时数字罗盘仪记录当前的方位角数值，作为地质体特征面的走向值；

3）接着在保持罗盘仪俯仰角方向平行的直线边框贴紧地质体特征面的情况下，以该边为轴旋转罗盘仪，使其横滚角方向平行的直线边框贴紧地质体特征面时暂停旋转，存储与控制模块读取方位角与倾角数据采集模块所测量到的数据，进行产状的计算：选择外壳某边框平面作为基准面，根据基准面当前在三维空间的姿态，判断该地质体特征面的倾向方向，将所记录的地质体特征面的走向值加90度或减90度，得到所测量地质体特征面的倾向值；同时，记录该姿态的罗盘仪的横滚角，作为所测量地质体特征面的倾角值；

4）存储与控制模块将所得到的走向值、倾向值和倾角值作为产状三要素，在显示屏显示，并需要时保存，完成地质体特征面的产状测量。