深孔传感器布设支架系统及布设方法

本发明涉及传感器布置，特别是涉及一种深孔传感器布设支架系统及布设方法。

背景技术：

1、在岩土工程研究领域，如矿山开采、隧道爆破、石油开采、地质勘探等工程实践中，准确测量爆炸作用下岩土介质内冲击波的传播参数（包括测点的振动加速度和压力值），对于了解岩土力学特性、评估工程安全性具有至关重要的意义。对于岩土中冲击波参数的测试，通常需要使用专用的扁平式压力传感器测量岩土内某点的冲击波传播压力，同时使用加速度传感器测量冲击波传播过程中岩土内某点的振动响应，这些传感器均需根据测试需求以特定的角度和深度固定在支架上，深埋入岩土层内并对准爆源进行测试。传感器敏感面是否正对爆源方向，直接决定了冲击波压力峰值和振动幅值的测量精度，当敏感面偏离爆源方向时，实测值为真实值在敏感面法线方向上的投影分量，测量结果将显著低于真实值，且偏差程度随偏转角度的增大呈非线性增加。

2、目前，现有技术中已有一些用于深孔传感器布设的装置。但现有装置在布设传感器时，缺乏在地面层面对传感器下放方向与爆源方向之间几何关系的预先标定手段。操作人员通常是在地面上凭经验将传感器安装在支架上，再将支架下放至深孔中，由于下放前缺乏将传感器敏感面方向与爆源方向进行空间关联的参照基准，操作人员无法预知传感器沿孔深下放后其敏感面是否能够正对爆源。即使现有部分装置具备孔内姿态调节功能，也只能在传感器已下放到位的不可视条件下进行盲目调整，操作者既无法准确获知当前敏感面的实际朝向与爆源方向之间的偏差角度，也难以验证调整后的姿态是否真正满足对准要求。这种缺乏地面参照基准的盲目布设方式，导致传感器敏感面与爆源方向之间的对准精度难以保证，严重影响冲击波参数测试的可靠性和准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种深孔传感器布设支架系统及布设方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高冲击波参数测试的精度和可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种深孔传感器布设支架系统，包括：连接件和地面支撑对准模块，连接件一端用于承载传感器并能沿着预设的下放平面将所述承载传感器下放至测孔内，所述下放平面与所述承载传感器的敏感面平行或与所述敏感面所在的平面的交叉线沿着水平方向延伸；地面支撑对准模块用于设置于测孔外部的地面上，所述连接件设置于所述地面支撑对准模块上，所述地面支撑对准模块上设置有瞄准组件，所述瞄准组件的瞄准线与所述下放平面垂直。

4、在一些实施例中，所述连接件包括两根绳索，两根所述绳索间隔设置于所述地面支撑对准模块上，两根所述绳索的一端可同步下放至所述测孔内，两根所述绳索下垂部分所共同确定的平面即为所述下放平面。

5、在一些实施例中，所述地面支撑对准模块包括：支撑架体和导向组件，所述瞄准组件设置于所述支撑架体上；导向组件安装于所述支撑架体上，用于对两根所述绳索分别进行限位导向，以限定两根所述绳索的走向。

6、在一些实施例中，所述导向组件包括两个第一滑轮和一个第二滑轮，两个所述第一滑轮并排安装于所述支撑架体的前端，所述第二滑轮安装于所述支撑架体的后端；两根所述绳索分别经过于两个所述第一滑轮的导向槽内，并共同经过于所述第二滑轮的导向槽内。

7、在一些实施例中，所述支撑架体底部的多个支撑腿的高度可调，所述支撑架体上设置有水平检测元件，用于检测所述支撑架体的水平状态。

8、在一些实施例中，还包括传感器承载模块，所述传感器承载模块连接于两根所述绳索的末端，所述传感器承载模块上设置有传感器姿态调节模块，所述传感器姿态调节模块在所述传感器承载模块上的安装位置可沿竖向调节，所述传感器姿态调节模块用于承载所述传感器并调节所述传感器敏感面的俯仰角度。

9、在一些实施例中，所述传感器承载模块包括两个沿竖向延伸的安装槽，两个所述安装槽的开口相对设置且两个所述安装槽所共同确定的平面与所述下放平面平行或共面；所述传感器姿态调节模块包括安装板和角度调节机构，所述安装板背离所述传感器的一侧设置有两个套筒，两个所述套筒沿竖向间隔设置且分别正对两个所述安装槽，各所述套筒的两端分别通过螺栓螺母副与对应的所述安装槽固定连接；所述角度调节机构设置于所述安装板上，所述角度调节机构用于承载所述传感器并调节所述传感器敏感面的俯仰角度。

10、在一些实施例中，所述传感器承载模块上设置有自适应支撑模块，所述自适应支撑模块包括多组径向支撑组件，多组所述径向支撑组件沿所述传感器承载模块的周向分布；

11、每组所述径向支撑组件包括支撑壳体、设置于所述支撑壳体内的弹性元件、以及设置于所述支撑壳体径向外端的滚动件，所述弹性元件用于向所述滚动件施加径向向外的弹性力，使所述滚动件始终抵接于测孔孔壁。

12、在一些实施例中，还包括锚固模块，设置于所述传感器承载模块的下端，用于在所述支架系统下放至测孔底部后将所述支架系统相对测孔固定；

13、还包括保护套管，套设于所述传感器的引出端，用于对传感器引线进行加固保护，保护套管内壁使用泡沫胶封闭，便于传感器引线防水承压。

14、本发明还提供了一种深孔传感器布设方法，利用如上所述的深孔传感器布设支架系统进行布设，包括以下步骤：

15、将所述地面支撑对准模块设置于测孔外部的地面上，通过所述瞄准组件将所述地面支撑对准模块对准爆源方向；

16、将传感器安装于所述连接件的一端，使所述传感器的敏感面与所述下放平面平行，或使所述传感器的敏感面所在平面与所述下放平面的交线沿水平方向延伸；

17、将所述连接件携带所述传感器沿所述下放平面下放至测孔内预设深度；

18、待所述传感器下放到位后，将测孔填实。

19、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

20、地面支撑对准模块设置于测孔外部的地面上，通过瞄准组件将地面支撑对准模块对准爆源方向后，由于瞄准线与下放平面垂直，下放平面的方位即与爆源方向建立了精确的空间对应关系。传感器敏感面与下放平面平行或交线水平，使得传感器敏感面的水平朝向与下放平面的方位保持一致。由此，操作人员在地面上完成方向标定后，传感器沿该下放平面下放即可确保其敏感面在水平方向上按预设方向对准爆源，实现了传感器布设方向的可预知、可控制，避免了传统方案中因缺乏地面参照基准而导致的盲目布设问题，有效提高了冲击波参数测试的精度和可靠性。

1.一种深孔传感器布设支架系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的深孔传感器布设支架系统，其特征在于，所述连接件包括两根绳索，两根所述绳索间隔设置于所述地面支撑对准模块上，两根所述绳索的一端可同步下放至所述测孔内，两根所述绳索下垂部分所共同确定的平面即为所述下放平面。

3.根据权利要求2所述的深孔传感器布设支架系统，其特征在于，所述地面支撑对准模块包括：

4.根据权利要求3所述的深孔传感器布设支架系统，其特征在于，所述导向组件包括两个第一滑轮和一个第二滑轮，两个所述第一滑轮并排安装于所述支撑架体的前端，所述第二滑轮安装于所述支撑架体的后端；两根所述绳索分别经过于两个所述第一滑轮的导向槽内，并共同经过于所述第二滑轮的导向槽内。

5.根据权利要求3所述的深孔传感器布设支架系统，其特征在于，所述支撑架体底部的多个支撑腿的高度可调，所述支撑架体上设置有水平检测元件，用于检测所述支撑架体的水平状态。

6.根据权利要求2所述的深孔传感器布设支架系统，其特征在于，还包括传感器承载模块，所述传感器承载模块连接于两根所述绳索的末端，所述传感器承载模块上设置有传感器姿态调节模块，所述传感器姿态调节模块在所述传感器承载模块上的安装位置可沿竖向调节，所述传感器姿态调节模块用于承载所述传感器并调节所述传感器敏感面的俯仰角度。

7.根据权利要求6所述的深孔传感器布设支架系统，其特征在于，所述传感器承载模块包括两个沿竖向延伸的安装槽，两个所述安装槽的开口相对设置且两个所述安装槽所共同确定的平面与所述下放平面平行或共面；所述传感器姿态调节模块包括安装板和角度调节机构，所述安装板背离所述传感器的一侧设置有两个套筒，两个所述套筒沿竖向间隔设置且分别正对两个所述安装槽，各所述套筒的两端分别通过螺栓螺母副与对应的所述安装槽固定连接；所述角度调节机构设置于所述安装板上，所述角度调节机构用于承载所述传感器并调节所述传感器敏感面的俯仰角度。

8.根据权利要求6所述的深孔传感器布设支架系统，其特征在于，所述传感器承载模块上设置有自适应支撑模块，所述自适应支撑模块包括多组径向支撑组件，多组所述径向支撑组件沿所述传感器承载模块的周向分布；

9.根据权利要求6所述的深孔传感器布设支架系统，其特征在于，还包括锚固模块，设置于所述传感器承载模块的下端，用于在所述支架系统下放至测孔底部后将所述支架系统相对测孔固定；

10.一种深孔传感器布设方法，其特征在于，利用权利要求1~9任意一项所述的深孔传感器布设支架系统进行布设，包括以下步骤：