矿用锚杆（索）无损检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种矿用锚杆（索）无损检测装置，包括由数据采集处理装置、电控式应力波发生器、预紧力采集装置、弹簧夹式声波收集装置、磁铁吸式声波收集装置、充电器、USB/电源数据线、信号输出信号线和信号导入数据线几部分组成；当对锚杆（索）进行无损检测时，用电控式应力波发生器对锚杆（索）的底部激发声波脉冲信号，锚杆（索）底部反射的声波信号通过声波收集装置传送至数据采集处理装置内，然后，通过内置的软件系统对输入的声波信号进行处理和计算，进而对锚杆（索）进行无损检测；另外，本实用新型还可实现对锚固锚杆（索）预紧力的检测，克服了常规锚杆（索）检测不便、误差大等缺点，具有轻便、易操作、精度高等优点。
【专利说明】矿用锚杆(索)无损检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种应用在矿业工程、岩土工程、边坡工程、地下隧道中的锚杆(索)无损检测装置，特别涉及一种矿用锚杆(索)无损检测装置，属于无损检测、精密仪器等【技术领域】。
【背景技术】
[0002]锚杆(索)是一种锚固在岩体内，用于维护周边围岩的杆状结构，由于对巷道围岩结构的强化作用，加之具有支护成本低、成巷速度快、以及提高巷道断面利用率、简化回采面端头维护工艺、明显改善作业环境和安全生产条件等优点，现已在矿业工程、岩土工程、边坡工程、地下隧道等多个领域广泛应用。因此，锚杆(索)的安装质量关系着工作面施工的效率与质量。
[0003]传统的锚杆(索)支护检测方面包括有锚杆(索)施工质量检测、锚固力检测与锚杆(索)的荷载力检测等，用于检测锚杆安装的角度、间排距以及锚杆(索)的外露长度、托盘安装质量、初始锚固力等，为调整和修改支护参数提供了实测依据。
[0004]而在传统的锚杆(索)支护检测方法中:施工质量方面多通过观察、直接测量等进行检测，存在误差较大、效率低下等缺点；在锚固力大小检测方面，一般是通过锚杆抗拉拔力试验进行检测，多存在破坏围岩稳定的危险，因此不能对已安装锚杆(索)进行大量检测；而传统的锚杆荷载观测，一般用锚杆测力计、液压枕等实验仪器进行检测，在大面积使用时，存在安装设备较多，费用高等缺点。
[0005]基于传统锚杆(索)检测存在的问题，中国发明专利(申请号:200910085949.5):基于变频伪随机信号的锚杆无损检测方法及装置，应用不同材质的特制锤子，自由随机敲击锚杆外露端端头作为激励震源，产生变频伪随机信号在锚杆中传播，同时通过数据采集装置接收锚杆中的声波反射信号，并对接收到的信息进行相关的分析和处理，进而实现了锚杆(索)的无损检测。提高的锚杆检测的质量和效率，但因其设计缺陷，无法实现锚杆(索)锚固力和载荷的检测。因此，这种检测方法还不能完全实现锚杆(索)的无损检测需求。
【发明内容】
[0006]本实用新型，一种矿用锚杆(索)无损检测装置，针对以上检测技术中所存在的问题，提出了一种能够快速准确识别反射信息、检测精度高、易于单人操作的矿用锚杆(索)无损检测装置。
[0007]为了实现上诉目的，本实用新型的具体实施方案如下:
[0008]一种矿用锚杆(索)无损检测装置，包括由数据采集处理装置、电控式应力波发生器、预紧力采集装置、弹簧夹式声波收集装置、磁铁吸式声波收集装置、充电器、USB/电源数据线、信号输出信号线和信号导入数据线几部分组成；其特征在于:数据采集处理装置可由充电器通过USB/电源数据线提供设备运行时所需能量，电控式应力波发生器可通过信号输出数据线连接在数据采集处理装置上，预紧力采集装置、弹簧夹式声波收集装置、磁铁吸式声波收集装置可通过信号导入数据线连接在数据采集装置之上。
[0009]所述数据采集处理装置严格遵照《煤矿井下用电设备通用技术条件》(MT/T661-2011)、《爆炸性气体环境下用电设备第一部分:通用要求》(GB3836.1-2000)、《人机界面标志标识的基本方法和安全规则设备端子和特定导体终端标识及字母数字系统的应用通则》(GB/T4026-2004)的参数设计，为一具有防爆电器外壳材质的矿用电器设备，在数据采集处理装置上，均匀分布有USB/电源数据孔、信号输出孔、信号输入孔及电源开关键，在数据采集处理装置的内部，内置有基于Linux内核的操作系统，可实现对输入输出信号的快速处理。
[0010]所述电控式应力波发生器，严格遵照《低压开关设备和控制设备第I部分总则》(GB14048.1-2006)、《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》(GB/T11022-2011)的参数设计，为一具有防爆电器外壳材质的矿用电器设备，包括由触发开关、电磁铁、回位弹簧、金属撞针几部分组成，工作时，用手扳动触发开关，电磁铁的电源接通，使电控式应力波发生器的撞针产生磁力，在克服回位弹簧弹力情况下激发产生应力波，紧接着，电磁铁断开电源，金属撞针在回位弹簧的弹力作用下，恢复到原来的位置。
[0011]所述预紧力采集装置严格遵守《煤矿井下电气设备通用技术条件》(MT/T661-2011)的规则要求设计，为一具有防爆电器外壳材质的矿用电器设备，在预紧力采集装置上，安装有一金属圆环结构，当对锚杆(索)进行预紧力检测时，将预紧力采集装置置于锚固垫板和紧固螺母之间，当对锚杆(索)进行紧固时，金属圆环受压变形，预紧力采集装置通过信号导入数据线将金属圆环的变形数据传输到数据采集处理装置内部。
[0012]所述弹簧夹式声波收集装置由弹簧夹左部、弹簧夹右部、中部旋转螺栓及声波接收陶瓷几部分组成，在对锚杆(索)进行无损检测时，可通过弹簧夹式声波收集装置夹固在树脂锚杆、水泥砂浆锚杆等非金属锚杆的外露端，来实现锚杆(索)的无损检测。
[0013]所述磁铁吸式声波收集装置，为一具有防爆电器外壳材质的矿用电器设备，在磁铁吸式声波收集装置的顶端，安装有一磁性声波收集装置，在对铁、钴、镍等材质类型的锚杆(索)进行无损检测时，可利用磁性声波收集装置的磁性，快速固定在锚杆(索)的底部外露端，完成声波数据的收集。
[0014]所述充电器为一常用的额定电压为220V的常用充电装置；所述USB/电源数据线、信号输出信号线和信号导入数据线为常用的矿用信号数据线，在本实用新型中实现了各个组件之间的连通。
[0015]本实用新型所提供的矿用锚杆(索)无损检测装置，克服了传统锚杆(索)无损检测误差较大、现场测试条件苛刻、效率低下等缺点，提供了一种容易识别、检测精度高、可利于单人操作的锚杆(索)无损检测装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型矿用锚杆(索)无损检测装置的整体结构示意图；
[0017]图2为本实用新型的数据采集处理装置的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型的电控式应力波发生器的结构示意图；
[0019]图4为本实用新型的预紧力采集装置的结构示意图；
[0020]图5为本实用新型的弹簧夹式声波收集装置的结构示意图；[0021]图6为本实用新型的磁铁吸式声波收集装置的结构示意图；
[0022]图7为本实用新型的无损检测效果图。
[0023]图中符号说明如下:
[0024]1-数据采集处理装置、2-电控式应力波发生器、3-预紧力采集装置、4-磁铁吸式声波收集装置、5-弹簧夹式声波收集装置、6-充电器、7-USB/电源数据线、8-信号输出信号线、9_信号导入数据线、10-USB/电源数据孔、11-信号输出孔、12-信号输入孔、13-电源开关键、14-防爆电器外壳、15-触发开关、16-电磁铁、17-回位弹簧、18-金属撞针、19_防爆电器外壳、20-金属圆环、21-防爆电器外壳、22-弹簧夹左部、23-弹簧夹右部、24-中部旋转螺栓、25-声波接收陶瓷、26-防爆电器外壳、27-磁性声波收集装置、28-待检测锚杆。
【具体实施方式】
[0025]为了更好地理解本实用新型，让工程技术人员快速的掌握矿用锚杆(索)无损检测装置的使用方法，下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。
[0026]如图1所示:一种矿用锚杆(索)无损检测装置，包括由数据采集处理装置1、电控式应力波发生器2、预紧力采集装置3、磁铁吸式声波收集装置4、弹簧夹式声波收集装置5、充电器6、USB/电源数据线7、信号输出信号线8和信号导入数据线9几部分组成；其特征在于:数据采集处理装置I可由充电器6通过USB/电源数据线7提供设备运行时所需能量，电控式应力波发生器2可通过信号输出数据线8连接在数据采集处理装置I上，预紧力采集装置3、弹簧夹式声波收集装置5、磁铁吸式声波收集装置4可通过信号导入数据线9连接在数据采集处理装置I之上。
[0027]如图2所示:所述数据采集处理装置I为一具有防爆电器外壳14材质的矿用电器设备，在数据采集处理装置I上，均匀分布有USB/电源数据孔10、信号输出孔11、信号输入孔12及电源开关键13，在数据采集处理装置I的内部，内置有基于Linux内核的操作系统，可实现对输入输出信号的快速处理。
[0028]如图3所示:所述电控式应力波发生器2为一具有防爆电器外壳19材质的矿用电器设备，包括由触发开关15、电磁铁16、回位弹簧17、金属撞针18几部分组成，工作时，用手扳动触发开关15,电磁铁16的电源接通,使电控式应力波发生器2的金属撞针18产生磁力，在克服回位弹簧17弹力情况下激发产生应力波，紧接着，电磁铁16断开电源，金属撞针18在回位弹簧17的弹力作用下，恢复到原来的位置。
[0029]如图4所示:所述预紧力采集装置3为一具有防爆电器外壳21材质的矿用电器设备，在预紧力采集装置上，安装有一金属圆环20结构，当对锚杆(索)进行预紧力检测时，将预紧力采集装置3置于锚固垫板和紧固螺母之间，当对锚杆(索)进行紧固时，金属圆环20受压变形，预紧力采集装置3通过信号导入数据线9将金属圆环20的变形数据传输到数据采集处理装置I内部。
[0030]如图5所示:所述弹簧夹式声波收集装置5由弹簧夹左部22、弹簧夹右部23、中部旋转螺栓24及声波接收陶瓷25几部分组成，在对锚杆(索)进行无损检测时，可通过弹簧夹式声波收集装置5夹固在树脂锚杆、水泥砂浆锚杆等非金属锚杆的外露端，来实现锚杆(索)的无损检测。
[0031]如图6所示:所述磁铁吸式声波收集装置4，为一具有防爆电器外壳26材质的矿用电器设备，在磁铁吸式声波收集装置4的顶端，安装有一磁性声波收集装置27，在对铁、钴、镍等材质类型的锚杆(索)进行无损检测时，可利用磁性声波收集装置27的磁性，快速固定在锚杆(索)的底部外露端，完成声波数据的收集。
[0032]如图7所示:在对中国发明专利(申请号:201310098519.3) 一种新型胀壳倒楔式可注浆锚杆进行无损检测时，首先利用信号输出数据线和信号导入数据线将电控式应力波发生器和磁铁吸式声波收集装置连接在数据采集装置之上；紧接着，将磁铁吸式声波收集装置吸固在锚杆外露端的紧固螺母之上，并用电控式应力波发生器向锚杆尾端激发声波信号，当磁铁吸式声波收集装置接收到锚杆反射回来的声波信号之后，随即通过信号导入数据线将声波信号传输到数据采集装置之内；最后，通过数据采集处理装置内置的软件程序运算并得出实验结果。另外，还可以利用预紧力采集装置，实现锚杆预紧力和荷载力的检验。
【权利要求】
1.一种矿用锚杆(索)无损检测装置，包括由数据采集处理装置(I)、电控式应力波发生器(2)、预紧力采集装置(3)、弹簧夹式声波收集装置(5)、磁铁吸式声波收集装置(4)、充电器(6)、USB/电源数据线(7)、信号输出信号线(8)和信号导入数据线(9)几部分组成；其特征在于:数据采集处理装置(I)可由充电器(6 )通过USB/电源数据线(7 )提供设备运行时所需能量，电控式应力波发生器(2)可通过信号输出数据线(8)连接在数据采集处理装置(I)上，预紧力采集装置(3)、弹簧夹式声波收集装置(5)、磁铁吸式声波收集装置(4)可通过信号导入数据线(9)连接在数据采集处理装置(I)之上。
2.根据权利要求1所述的矿用锚杆(索)无损检测装置，其特征在于:所述数据采集处理装置(I)为一具有防爆电器外壳(14)材质的矿用电器设备，在数据采集处理装置(I)上，均匀分布有USB/电源数据孔(10)、信号输出孔(11)、信号输入孔(12)及电源开关键(13)。
3.根据权利要求1所述的矿用锚杆(索)无损检测装置，其特征在于:所述电控式应力波发生器(2)为一具有防爆电器外壳(19)材质的矿用电器设备，包括由触发开关(15)、电磁铁(16)、回位弹簧(17)、金属撞针(18)几部分组成。
4.根据权利要求1所述的矿用锚杆(索)无损检测装置，其特征在于:所述预紧力采集装置(3)为一具有防爆电器外壳(21)材质的矿用电器设备，在预紧力采集装置(3)上，安装有一金属圆环(20)结构。
5.根据权利要求1所述的矿用锚杆(索)无损检测装置，其特征在于:所述弹簧夹式声波收集装置(5)由弹簧夹左部(22)、弹簧夹右部(23)、中部旋转螺栓(24)及声波接收陶瓷(25)几部分组成。
6.根据权利要求1所述的矿用锚杆(索)无损检测装置，其特征在于:所述磁铁吸式声波收集装置(4)，为一具有防爆电器外壳(26)材质的矿用电器设备，在磁铁吸式声波收集装置(4)的顶端，安装有一磁性声波收集装置(27)。
【文档编号】G01N29/04GK203519563SQ201320581080
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】孟祥瑞, 徐雪战, 赵光明, 王向前, 高召宁 申请人:安徽理工大学