專利名稱：非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)中的跟蹤接收導(dǎo)向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)中的跟蹤接收導(dǎo)向器。尤其是涉及一種具有不破壞環(huán)境、不影響交通、鋪管精度高、施工安全性好、周期短、成本低，并可廣泛用于市政、電信、電力、石油、天然氣、煤氣、自來水、熱力、排污等一些無法實施開挖作業(yè)的地區(qū)，在地表不挖槽的情況下，鋪設(shè)地下管線工程的非開挖水平鉆進孔內(nèi)隨鉆高精度非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)中的跟蹤接收導(dǎo)向器。
背景技術(shù)：
目前在我國大部分地區(qū)的市政、電信、電力、石油、天然氣、煤氣、自來水、熱力、排污等的地下鋪設(shè)管線工程仍采用人工或機械設(shè)備進行開放挖槽埋管埋線方法作業(yè)，普遍存在著環(huán)境污染嚴重、施工安全性差、鋪管精度低、交通堵塞頻繁、費工費時作業(yè)成本大大提高，很不經(jīng)濟。因此，國際上少數(shù)發(fā)達國家已開發(fā)使用非開挖鋪管技術(shù)，即在地表不開放挖槽的情況下，利用水平鉆進孔內(nèi)隨鉆檢測及地面跟蹤指揮地下鉆頭鉆進方向的導(dǎo)向系統(tǒng)鋪設(shè)地下管線。這項技術(shù)除了美、英、日等少數(shù)發(fā)達國家開始使用外，其他國家包括我國還處于開發(fā)的空白。從國外的一些公司的產(chǎn)品來看，其導(dǎo)向的精度，深度和功能雖然能滿足某些工程的作業(yè)要求。但是，從技術(shù)角度分析，這些導(dǎo)向系統(tǒng)在功能上還不夠全面，還不適合我國的國情。在性能和可靠性上還不夠完善，同時其價格也極其昂貴。不利于在我國大量推廣使用。
非開挖鋪管技術(shù)是指利用各種巖土鉆掘的設(shè)備和技術(shù)手段，在地表不開挖溝槽的條件下，鋪設(shè)、更換各種地下管線的施工技術(shù)。它與傳統(tǒng)的挖槽鋪管的施工方法相比，具有不影響交通、環(huán)保，施工時間短、成本低、應(yīng)用廣泛等許多特點。非開挖施工法中應(yīng)用較廣的為水平導(dǎo)向鉆進法，它可根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的鋪管線路驅(qū)動裝有契形鉆頭的鉆桿從地面鉆入，并用非開挖導(dǎo)向儀導(dǎo)向，引導(dǎo)地下鉆頭進行定向鉆進來實施非開挖鋪設(shè)地下管線的目的。在非開挖導(dǎo)向鉆進中，關(guān)鍵技術(shù)是應(yīng)用高精度非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)對鉆孔軌跡進行控制，而高精度非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)又是整個鉆進機械設(shè)備的核心。所以解決非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)的技術(shù)問題對我國大量推廣使用現(xiàn)代非開挖鋪管技術(shù)將帶來深遠的意義。
非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)主要由地面跟蹤接收導(dǎo)向器、地下探測導(dǎo)向發(fā)射探頭和鉆機同步顯示器三部分組成，工作時置于地下鉆頭內(nèi)的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭將鉆頭所處的位置和工況姿態(tài)參數(shù)，通過低頻無線電信號發(fā)射給地面跟蹤接收導(dǎo)向器，由其顯示屏顯示出來。操作人員根據(jù)所按收的信號參數(shù)指揮鉆機駕駛員及時修正和更改當前的操作，以保證鉆頭按照設(shè)計的路線軌跡完成施工。同時地面跟蹤接收導(dǎo)向器又將各種接收到的信號參數(shù)通過高頻無線電發(fā)送給鉆機同步顯示器，供駕駛員操作指示，同時將各種數(shù)據(jù)保存起來。
高精度導(dǎo)向儀系統(tǒng)的核心部件之一是跟蹤接收導(dǎo)向器，而跟蹤接收導(dǎo)向器是導(dǎo)向非開挖鉆進的關(guān)鍵，它跟蹤于地下探測導(dǎo)向發(fā)射探頭位于其垂直位置地面，用來接收地下探測導(dǎo)向發(fā)射探頭發(fā)來的地下導(dǎo)向鉆頭的無線電信號，通過顯示屏將導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量等參數(shù)全部直觀動態(tài)地顯示出來，同時將全部信息通過高頻無線電波轉(zhuǎn)發(fā)給鉆機同步顯示器，讓掘進設(shè)備駕駛員實時掌握鉆孔軌跡，并對軌跡實時控制，達到精確定向的目的。
由于跟蹤接收導(dǎo)向器一方面必須接收地下探測導(dǎo)向發(fā)射探頭發(fā)來的地下導(dǎo)向鉆頭的無線電信號，顯示出詳細的信息資料，另一方面還必須面對各種復(fù)雜的電磁干擾，因此對整個跟蹤接收導(dǎo)向器的發(fā)明設(shè)計要求很高。在電路方面必須接收靈敏度高、選擇性好、品質(zhì)因素優(yōu)、抗溫漂、抗干擾、抗震動、耗能低及顯示清晰度高、響應(yīng)速度快、適合全天候工作。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，為了解決跟蹤接收導(dǎo)向器發(fā)明設(shè)計過程中的一系列技術(shù)問題。本發(fā)明提供一種具有接受靈敏度高、選擇性好、品質(zhì)因素優(yōu)、抗溫漂、抗干擾、抗震動、耗能低及顯示清晰度高、響應(yīng)速度快、適合全天候工作的跟蹤接收導(dǎo)向器。該跟蹤接收導(dǎo)向器性能優(yōu)良、可靠性高，穩(wěn)定性好，成本低廉，并完全適合我國的國情，再加上市場價格極其低廉，利于在我國大量推廣使用?？蓮V泛用于市政、電信、電力、石油、天然氣、煤氣、自來水、熱力、排污等一些無法實施開挖作業(yè)的地區(qū)鋪設(shè)管線工程的高精度導(dǎo)向系統(tǒng)中。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它包括可以接收本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭發(fā)送的低頻調(diào)制信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量的數(shù)字串行信號調(diào)制波，低頻載波頻率為5KHz-50KHz)的接收調(diào)諧回路(1)與可編程放大器(2)互連，可編程放大器(2)將低頻調(diào)制信號放大后輸入與之互連的帶通濾波器(3)，帶通濾波器(3)將濾去雜波后的低頻調(diào)制信號送入與之互連的可編程放大器(4)進行再一次編程放大，同時，可編程放大器(2)、(4)的增益由CPU組(16)按技術(shù)要求進行自動控制，放大后的低頻調(diào)制信號經(jīng)過與之互連的帶通濾波器(5)進行再一次濾波后送入與之互連的混頻器(7)，和來自正弦波振蕩器(6)的振蕩波進行超外差式變頻，差出的低頻調(diào)制信號通過與之互連的帶通濾波器(8)濾波后分別送入與之互連的串行放大器(9)、深度放大器(10)，深度放大器(10)將低頻調(diào)制信號放大整流轉(zhuǎn)為直流信號后送入與之互連的深度信號采集器(13)進行深度信號采集，其輸出的信號隨接收調(diào)諧回路(1)和本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的距離改變而改變，采集后的信號輸出到與之互連的CPU組(16)輸入端進行數(shù)據(jù)處理，從而達到測量深度的目的；同時串行放大器(9)將放大后的低頻調(diào)制信號送入與之互連的比較器(11)后，其輸出端將處理后的低頻調(diào)制信號送入與之互連的檢波器(12)進行包絡(luò)檢波，檢波器(12)的輸出端將檢波出的數(shù)字串行信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量等編碼信息)送入與之互連的串行輸出比較器(14)進行削波降噪整形處理，由其輸出端送入與之相連的可以進行數(shù)據(jù)解碼的CPU組(16)的輸入端，CPU組(16)將從電池電量取樣端(15)、深度信號采集器(13)、串行輸出比較器(14)輸出的各類信號利用軟件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的地下鉆頭傾角(以水平面為基準-50度-+50度)、面向角(以地下鉆頭軸芯為基準0度-360度)、深度、工作溫度、本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的電池剩余能量、本發(fā)明的電池剩余能量等狀態(tài)信號送入與之互連的液晶顯示器(17)、液晶顯示器(17)將各路信號通過液晶顯示屏實時地顯示出地下鉆頭俯仰傾角、面向角、深度、工作溫度、本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的電池剩余能量、本發(fā)明的電池剩余能量等直觀的動態(tài)數(shù)據(jù)及面向角的動態(tài)圖形顯示，數(shù)據(jù)可視性好、界面美觀，同時CPU組(16)將全部信息通過發(fā)射模塊采用高頻無線電波轉(zhuǎn)發(fā)給本發(fā)明以外的鉆機同步顯示器；由本發(fā)明及本發(fā)明以外的地下探測導(dǎo)向發(fā)射探頭、鉆機同步顯示器組成可以在地表不開挖溝槽的條件下，鋪設(shè)、更換各種地下管線的非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)。
所述的CPU組(16)中燒錄固化了相應(yīng)的軟件功能程序，該程序包含了初始化程序、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)解碼、節(jié)電模式程序、軟件看門狗程序(程序不走飛)，同時編制了能形象地顯示地下鉆頭面向角的實時動態(tài)圖象軟件，數(shù)據(jù)可視性好、界面美觀。
在實施中，接收調(diào)諧回路(1)的一端接地，另一端和可編程放大器(2)內(nèi)的二極管D1、D2及精密放大器U1的2腳交點相連；在可編程放大器(2)中，精密放大器U1的3腳與二極管D1、D2的另一端接地，1、8腳分別和電阻R6兩端相連，7腳和電容C1、C9與電阻R1的交點相連，4腳和電容C4、C11的交點相連，6腳和數(shù)字電位器C15的3腳相連，C1、C4、C9、C11、R11的另一端接地，R1、R2的另一端分別與電源+5V、-5V相連，數(shù)字電位器C15的1、2腳分別和CPU組(16)U10(CPU)的13、14腳相連，4、6、7腳接地，8腳和電源+5V相連，5腳接電阻R9，電阻R9的另一端和電阻R11與帶通濾波器(3)內(nèi)集成電路C17的2腳交點相連；在帶通濾波器(3)中集成電路C17的3腳和電阻R10相連，4、7腳的交點和電阻Rfz2相連，5、6腳的交點與圖三中可編程放大器(4)內(nèi)精密放大器U2的2腳相連，14腳與Rfz2的另一端相連，8、13腳分別和電阻Rfz1的兩端相連，9、10腳分別和電源-9V、+9V相連，R10的另一端接地；在可編程放大器(4)中，精密放大器U2的2腳接帶通濾波器(3)中集成電路C17的5、6腳為低頻調(diào)制信號輸入端，3腳接地，4腳和電容C13、C6、電阻R12的交點相連，7腳和電容C10、C2、電阻R3的交點相連，1、8腳分別和數(shù)字電位器C16的3腳及5、6腳相連，6腳和電阻R17相連，R12的另一端和電源-5V相連，電容C2、C6、C10、C13的另一端接地，電阻R3的另一端接電源+5V，R17的另一端和電容C19、C20、電阻R18的交點相連，數(shù)字電位器C16的1、2腳分別和CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的1、15腳相連，4、7腳接地，8腳接電源+5V；在帶通濾波器(5)中，集成電路U4的6腳和電容C19、電阻R19、混頻器(7)內(nèi)電容C27的交點相連，2腳和電容C20、電阻R19的交點相連，3腳與R18的另一端接地，4、7腳和電源-5V、+5V相連；在正弦波振蕩器(6)中，集成電路U3的2、3、4腳分別和圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的10、11、12腳相連，9腳和晶振Y1與電容C22一端的交點相連，10腳和晶振Y1另一端與電容C21的交點相連，電容C21、C22的另一端接地，15腳和電位器R20的一端相連，其中間抽頭和電容C23、電位器R21交點相連，電位器R21的中間抽頭和電容C24、電位器R22的交點相連，電容C23、C24、電位器R22的另一端接地，電位器R22中間抽頭接C25，電容C25的另一端和圖四中混頻器(7)內(nèi)電容C29的一端相連；在混頻器(7)中，電容C27的一端和圖三中帶通濾波器(5)內(nèi)集成電路U4的6腳相連，另一端和集成電路U5的1腳、電阻R2、R26的交點相連，電阻R23的另一端和電位器R28的一端相連，電阻R26的另一端、電容C28、電阻R27接地，集成電路U5的4腳和電容C28、電阻R24、R27的交點相連，2、3腳分別和電阻RE的兩端相連，14腳和電位器R28中間抽頭的交點接電源-9V，10腳和電容C29、電阻R25的交點相連，8腳和電阻R25、R30、電容C31的交點相連，5、6腳分別接電阻R32、R8的交點，12腳和電容C30、電阻R7的交點相連，電阻R24和電位器R28的另一端相連，電容C29的一端和正弦波振蕩器(6)內(nèi)電容C25的一端相連，電阻R30、R32、R34、電容C31另一端接地，電阻R31、R7、R8的交點接電源+9V，電阻R7、R33、電容C30的另一端相連；在帶通濾波器(8)中，集成電路U6的3腳和電阻R33、R34的交點相連，4、7腳的交點和14腳分別與電阻R36的兩端相連，5、6腳的交點分別和串行放大器(9)內(nèi)精密放大器U9的2腳及深度放大器(10)內(nèi)精密放大器U7的2腳相連，8、13腳和電阻R35的兩端相連，9、10腳分別和電源-9V、+9V相連；在串行放大器(9)中，精密放大器U9的2腳和圖四中帶通濾波器(8)內(nèi)集成電路U6的5腳相連，1、8腳并接可調(diào)電阻R37，3腳接地，4腳和電容C7、C26、電阻R15的交點相連，7腳接電容C3、C32、電阻R13的交點，6腳和二極管D3的負端及二極管D4的正端相連，R15、R13的另一端分別接電源-9V、+9V，精密放大器U16的2腳和二極管D3、D4的另一端及電阻R29相連，1、8腳并接可調(diào)電阻R38，3腳接地，4腳和電容C8、C14、電阻R5的交點相連，7腳和電容C5、C12、電阻R4的交點相連，6腳和比較器(11)內(nèi)的集成電路U8A的3腳相連，電阻R5、R4的另一端分別和電源-9V、+9V相連，電容C26、C7、C3、C32、R29的另一端接地；在比較器(11)中，雙比較器U8A的3腳和圖五中串行放大器(9)U16的6腳相連，2腳和電位器R39的抽頭相連，4腳接地，8腳接電源+9V，1腳和電阻R41、檢波器(12)內(nèi)二極管D6負端、D7正端的交點相連，R41的另一端和電源+9V相連，電位器R39的另兩端和電源-9V、+9V相連；在檢波器(12)中，二極管D7、電容C33、電阻R44的交點和串行輸出比較器(14)內(nèi)雙比較器U8B的5腳相連；在串行輸出比較器(14)中，雙比較器U8B的6腳和電位器R40的抽頭相連，7腳和電阻R42的一端相連，電位器R40的另兩端和電源-9V、+9V相連，電阻R42、R43、R45、二極管D8的交點和CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的2腳相連，R43的另一端和電源+9V相連，R45、D8的另一端接地；在深度放大器(10)中，精密放大器U7的2腳接帶通濾波器(8)內(nèi)集成電路U6的5、6腳的交點，3腳接地，7腳和電容C34、C36、電阻R14的交點相連，4腳和電容C35、C37、電阻R16的交點相連，1、8腳接電阻R46的兩端，6腳和二極管D5的負端相連，電阻R16、R14的另一端分別和電源-9V、+9V相連，電容C35、C37、C34、C36、C38的另一端接地；在深度信號采集器(13)中，集成電路U15的1腳和二極管D5、電容C38的交點相連，3腳和電源-9V相連，4腳和電容C39相連，14腳和電容C3、電位器R48、電源+9V的交點相連，9腳和電位器R48的中間抽頭、電源-9V、電阻R50相連，10腳接地，7腳和8腳相連，6腳和電位器R49的一端相連，中間抽頭和圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的61腳相連，R49、R50的另一端接地；在CPU組(16)中，U10(CPU)的2腳和圖六中串行輸出比較器(14)內(nèi)二極管D8的正端相連，13、14、16、15腳分別和可編程放大器(2)、(4)內(nèi)數(shù)字電位器C15、C16的1、2腳相連，18腳和晶振Y1、電容C5的交點相連，9腳和晶振Y1、電容C6的交點相連，20腳和開關(guān)S1、電容C、電阻R2的交點相連，28腳和電阻R9的一端相連，25腳和4輸入與門U13A的6腳相連，41腳和4輸入與門U13A的1腳、開關(guān)S2、S5、電阻R 3的交點相連，40腳和4輸入與門U13A的2腳、開關(guān)S3、S6、電阻R11的交點相連，39腳和4輸入與門U13A的4腳、開關(guān)S4、S7、電阻R5的交點相連，37腳和4輸入與門U13A的5腳、開關(guān)S8、電阻R10的交點相連，36、35腳分別和開關(guān)S2、S3、S4及S5、S6、S7另一端的交點相連，42腳和電阻R4的一端相連，60腳和電容C2、電池電量取樣端(15)(BATTERY)的交點相連，61腳和電容C2、圖七中電位器R49的中間抽頭相連，64腳和電容C1、電阻R1的交點相連，63腳接地，三極管Q2的基極和電阻R9的另一端相連，其發(fā)射極接地，集電極和電阻R6的交點與發(fā)射模塊的4腳相連，三極管Q1的基極和電阻R4的另一端相連，其發(fā)射極和電源+5V相連，集電極和蜂鳴器U11的正端相連，電容C1、C2、C3、C4、C5、C6、開關(guān)S1、S8、蜂鳴器U11的另一端接地，電阻R1、R2、R3、R5、R6、R10、R11的另一端和電源+5V相連；在液晶顯示器(17)中，接口顯示電路U12的C/D、D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0、RD、W/R腳腳分別和CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的38、44、45、46、47、48、49、50、51、8、9相連，1、2、19、CE腳接地，4、20腳分別和電位器R7中間抽頭和一端相連，3腳和電位器R7的另一端、電源+5V相連，10腳和電阻R8、電容C7的交點相連，R8的另一端和電源+5V相連，C7的另一端接地；在CPU組(16)中，U10(CPU)的2腳為串口接收腳，接收圖六中經(jīng)過二次比較后的數(shù)字編碼串行信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量等編碼信息)，20腳是復(fù)位腳，按鍵S1、電容C4及電阻R2構(gòu)成按鍵復(fù)位電路，28腳(即串口發(fā)送腳)通過三極管Q2將數(shù)字編碼串行信號放大推動發(fā)射模塊發(fā)送至本發(fā)明以外的鉆機同步顯示器，25腳為外部中斷腳，其和4輸入與門U13A、開關(guān)S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，上拉電阻R3，R5，R10，R11以及U10(CPU)的35、36、37、39、40、41腳組成本發(fā)明開關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當按下任開關(guān)時，4輸入與門U13A的1、2、4、5腳總有一腳出現(xiàn)低電平，其輸出的高電平輸入到U10(CPU)的中斷腳而產(chǎn)生中斷，繼而達到調(diào)節(jié)控制本發(fā)明跟蹤顯示各類信號參數(shù)的目的；U10(CPU)的44、45、46、47、48、49、50、51腳通過液晶顯示器(17)內(nèi)接口顯示電路U12的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0腳對液晶顯示進行數(shù)據(jù)傳輸，38、8、9腳分別通過接口顯示電路U12的C/D腳，RD腳，W/R腳對液晶顯示進行復(fù)位、讀/寫控制，42、60腳、電阻R4以及三極管Q1和蜂鳴器構(gòu)成本發(fā)明電池電量不足報警系統(tǒng)，60腳為模數(shù)轉(zhuǎn)換腳，將電池電量取樣端(15)(BATTERY)電模擬量進行即時模數(shù)轉(zhuǎn)換，并以內(nèi)部參考電壓為基準，當電池的電壓高于基準電壓若干伏時其模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)量值為若干值，當?shù)陀诨鶞孰妷簳r，相對基準電壓輸出的電壓每減少10毫伏，數(shù)值量就減1，當模數(shù)轉(zhuǎn)換后的值低于某個規(guī)定電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換值時，U10(CPU)的42腳就有一高電平給三極管Q1使其導(dǎo)通繼而蜂鳴器出現(xiàn)報警聲；U10(CPU)的61腳是模數(shù)轉(zhuǎn)換腳，其將圖七中深度信號采集器(13)輸出的深度信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號以量化深度信號強度，通過已編入的軟件進行處理得到本發(fā)明與本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭之間的距離。
當然，所述的接收調(diào)諧回路(1)、可編程放大器(2)、帶通濾波器(3)、可編程放大器(4)、帶通濾波器(5)、正弦波振蕩器(6)、混頻器(7)、帶通濾波器(8)、串行放大器(9)、深度放大器(10)、比較器(11)、檢波器(12)、深度信號采集器(13)、串行輸出比較器(14)、電池電量取樣端(15)、CPU組(16)、液晶顯示器(17)的連接關(guān)系也可以根據(jù)需要進行前后調(diào)換，或進行必要的適當增減。
由于本發(fā)明采用上述的技術(shù)方案，所以性能優(yōu)良、工作時間長、可靠性高、穩(wěn)定性好、成本低廉、能夠精確穩(wěn)定地工作，并完全適合我國的國情，再加上市場價格極其低廉，利于在我國大量推廣使用，達到了廣泛用于市政、電信、電力、石油、天然氣、煤氣、自來水、熱力、排污等一些無法實施開挖作業(yè)的地區(qū)鋪設(shè)管線工程的高精度導(dǎo)向儀系統(tǒng)中的目的。
本發(fā)明的有益效果是1.測量地下鉆頭距地面的深度時采用了利用無線電波能量的衰減特性與發(fā)射距離成反比的原理，是設(shè)計電路大大簡化，同時提高了測量精度。
2.由于采用了體積小、功能強的單片CPU作為信號解碼-信號處理，所以體積小、穩(wěn)定性好、抗干擾、抗震動、耗能低、調(diào)試方便、壽命長、噪聲低、顯著提高了綜合性能。
3.由于在單片CPU內(nèi)編制了解碼顯示軟件，所以可以方便地顯示出地下鉆頭傾角、面向角、深度、工作溫度、電池剩余能量等直觀實時的動態(tài)數(shù)據(jù)及面向角的動態(tài)圖形。
4.采用正光液晶顯示屏，所以顯示圖象清晰穩(wěn)定，動態(tài)效果好，適合24小時連續(xù)工作。


圖一是本發(fā)明的電原理框圖。
圖二----圖八是本發(fā)明的實施例具體電路圖。
圖中1接收調(diào)諧回路、2可編程放大器、3帶通濾波器、4可編程放大器、5帶通濾波器、6正弦波振蕩器、7混頻器、8帶通濾波器、9串行放大器、10深度放大器、11比較器、12檢波器、13深度信號采集器、14串行輸出比較器、15電池電量取樣端、16CPU組、17液晶顯示器。
具體實施例方式
在圖一中，可以接收本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭發(fā)送的低頻調(diào)制信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量的數(shù)字串行信號調(diào)制波，低頻載波頻率為5KHz-50KHz)的接收調(diào)諧回路(1)與可編程放大器(2)互連，可編程放大器(2)將低頻調(diào)制信號放大后輸入與之互連的帶通濾波器(3)，帶通濾波器(3)將濾去雜波后的低頻調(diào)制信號送入與之互連的可編程放大器(4)進行再一次編程放大，同時，可編程放大器(2)、(4)的增益由CPU組(16)按技術(shù)要求進行自動控制，放大后的低頻調(diào)制信號經(jīng)過與之互連的帶通濾波器(5)進行再一次濾波后送入與之互連的混頻器(7)，和來自正弦波振蕩器(6)的振蕩波進行超外差式變頻，差出的低頻調(diào)制信號通過與之互連的帶通濾波器(8)濾波后分別送入與之互連的串行放大器(9)、深度放大器(10)，深度放大器(10)將低頻調(diào)制信號放大整流轉(zhuǎn)為直流信號后送入與之互連的深度信號采集器(13)進行深度信號采集，其輸出的信號隨接收調(diào)諧回路(1)和本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的距離改變而改變，采集后的信號輸出到與之互連的CPU組(16)輸入端進行數(shù)據(jù)處理，從而達到測量深度的目的；同時串行放大器(9)將放大后的低頻調(diào)制信號送入與之互連的比較器(11)后，其輸出端將處理后的低頻調(diào)制信號送入與之互連的檢波器(12)進行包絡(luò)檢波，檢波器(12)的輸出端將檢波出的數(shù)字串行信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量等編碼信息)送入與之互連的串行輸出比較器(14)進行削波降噪整形處理，由其輸出端送入與之相連的可以進行數(shù)據(jù)解碼的CPU組(16)的輸入端，CPU組(16)將從電池電量取樣端(15)、深度信號采集器(13)、串行輸出比較器(14)輸出的各類信號利用軟件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的地下鉆頭傾角(以水平面為基準-50度-+50度)、面向角(以地下鉆頭軸芯為基準0度-360度)、深度、工作溫度、本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的電池剩余能量、本發(fā)明的電池剩余能量等狀態(tài)信號送入與之互連的液晶顯示器(17)、液晶顯示器(17)將各路信號通過液晶顯示屏實時地顯示出地下鉆頭俯仰傾角、面向角、深度、工作溫度、本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的電池剩余能量、本發(fā)明的電池剩余能量等直觀的動態(tài)數(shù)據(jù)及面向角的動態(tài)圖形顯示，數(shù)據(jù)可視性好、界面美觀，同時CPU組(16)將全部信息通過發(fā)射模塊采用高頻無線電波轉(zhuǎn)發(fā)給本發(fā)明以外的鉆機同步顯示器；由本發(fā)明及本發(fā)明以外的地下探測導(dǎo)向發(fā)射探頭、鉆機同步顯示器組成可以在地表不開挖溝槽的條件下，鋪設(shè)、更換各種地下管線的非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)。
參考圖一，所述的CPU組(16)中燒錄固化了相應(yīng)的軟件功能程序，該程序包含了初始化程序、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)解碼、節(jié)電模式程序、軟件看門狗程序(程序不走飛)，同時編制了能形象地顯示地下鉆頭面向角的實時動態(tài)圖象軟件，數(shù)據(jù)可視性好、界面美觀。
在圖二中，接收調(diào)諧回路(1)的一端接地，另一端和可編程放大器(2)內(nèi)的二極管D1、D2及精密放大器U1的2腳交點相連；在可編程放大器(2)中，精密放大器U1的3腳與二極管D1、D2的另一端接地，1、8腳分別和電阻R6兩端相連，7腳和電容C1、C9與電阻R1的交點相連，4腳和電容C4、C11的交點相連，6腳和數(shù)字電位器C15的3腳相連，C1、C4、C9、C11、R11的另一端接地，R1、R2的另一端分別與電源+5V、-5V相連，數(shù)字電位器C15的1、2腳分別和圖八中CPU組(16)U10(CPU)的13、14腳相連，4、6、7腳接地，8腳和電源+5V相連，5腳接電阻R9，電阻R9的另一端和電阻R11與帶通濾波器(3)內(nèi)集成電路C17的2腳交點相連；在帶通濾波器(3)中集成電路C17的3腳和電阻R10相連，4、7腳的交點和電阻Rfz2相連，5、6腳的交點與圖三中可編程放大器(4)內(nèi)精密放大器U2的2腳相連，14腳與Rfz2的另一端相連，8、13腳分別和電阻Rfz1的兩端相連，9、10腳分別和電源-9V、+9V相連，R10的另一端接地。
工作時，接收調(diào)諧回路(1)輸出的低頻調(diào)制信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量的數(shù)字串行信號調(diào)制波，低頻載波頻率為5KHz-50KHz)經(jīng)D1、D2組成的限幅器限幅后送入可編程放大器(2)內(nèi)精密放大器U1，放大后輸出到數(shù)字電位器C15，通過由圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)進行增益自動控制后輸入至由集成電路C17與外圍電路組成的帶通濾波器(3)的輸入端，濾波后的低頻調(diào)制信號送入圖三中可編程放大器(4)內(nèi)精密放大器U2進行再次放大。
參看圖三，在可編程放大器(4)中，精密放大器U2的2腳接帶通濾波器(3)中集成電路C17的5、6腳為低頻調(diào)制信號輸入端，3腳接地，4腳和電容C13、C6、電阻R12的交點相連，7腳和電容C10、C2、電阻R3的交點相連，1、8腳分別和數(shù)字電位器C16的3腳及5、6腳相連，6腳和電阻R17相連，R12的另一端和電源-5V相連，電容C2、C6、C10、C13的另一端接地，電阻R3的另一端接電源+5V，R17的另一端和電容C19、C20、電阻R18的交點相連，數(shù)字電位器C16的1、2腳分別和圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的1、15腳相連，4、7腳接地，8腳接電源+5V；在帶通濾波器(5)中，集成電路U4的6腳和電容C19、電阻R19、圖四中混頻器(7)內(nèi)電容C27的交點相連，2腳和電容C20、電阻R19的交點相連，3腳與R18的另一端接地，4、7腳和電源-5V、+5V相連；在正弦波振蕩器(6)中，集成電路U3的2、3、4腳分別和圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的10、11、12腳相連，9腳和晶振Y1與電容C22一端的交點相連，10腳和晶振Y1另一端與電容C21的交點相連，電容C21、C22的另一端接地，15腳和電位器R20的一端相連，其中間抽頭和電容C23、電位器R21交點相連，電位器R21的中間抽頭和電容C24、電位器R22的交點相連，電容C23、C24、電位器R22的另一端接地，電位器R22中間抽頭接C25，電容C25的另一端和圖四中混頻器(7)內(nèi)電容C29的一端相連。
工作時，低頻調(diào)制信號經(jīng)可編程放大器(4)內(nèi)精密放大器U2進行再次放大后輸出到數(shù)字電位器C16，通過由圖八中CPU組(16)U10(CPU)的可編程進行增益自動控制后輸入至由集成電路C4與外圍電路組成的帶通濾波器(5)的輸入端，濾波后的低頻調(diào)制信號送入圖四中混頻器(7)內(nèi)集成電路U5進行混頻。同時，在正弦波振蕩器(6)中，集成電路U3及外圍電路構(gòu)成低頻振蕩源，其4腳為外部中斷腳，2、3腳是可讀/寫口，對他們定義、編程就可實現(xiàn)多種頻率工作，15腳可輸出脈寬可調(diào)的矩形波，經(jīng)由可調(diào)電阻R20、電容C23、C24、電阻R21、構(gòu)成的二重積分電路對、矩形波進行積分，輸出低頻振蕩正弦波到圖四中混頻器(7)內(nèi)集成電路U5進行混頻。
參看圖四，在混頻器(7)中，電容C27的一端和圖三中帶通濾波器(5)內(nèi)集成電路U4的6腳相連，另一端和集成電路U5的1腳、電阻R2、R26的交點相連，電阻R23的另一端和電位器R28的一端相連，電阻R26的另一端、電容C28、電阻R27接地，集成電路U5的4腳和電容C28、電阻R24、R27的交點相連，2、3腳分別和電阻RE的兩端相連，14腳和電位器R28中間抽頭的交點接電源-9V，10腳和電容C29、電阻R25的交點相連，8腳和電阻R25、R30、電容C31的交點相連，5、6腳分別接電阻R32、R8的交點，12腳和電容C30、電阻R7的交點相連，電阻R24和電位器R28的另一端相連，電容C29的一端和圖三中正弦波振蕩器(6)內(nèi)電容C25的一端相連，電阻R30、R32、R34、電容C31另一端接地，電阻R31、R7、R8的交點接電源+9V，電阻R7、R33、電容C30的另一端相連；在帶通濾波器(8)中，集成電路U6的3腳和電阻R33、R34的交點相連，4、7腳的交點和14腳分別與電阻R36的兩端相連，5、6腳的交點分別和圖五中串行放大器(9)內(nèi)精密放大器U9的2腳及圖七中深度放大器(10)內(nèi)精密放大器U7的2腳相連，8、13腳和電阻R35的兩端相連，9、10腳分別和電源-9V、+9V相連。
工作時，低頻調(diào)制信號、正弦波振蕩器(6)輸出的低頻振蕩正弦波經(jīng)混頻器(7)內(nèi)集成電路U5混頻后差出一個更低頻率的標準調(diào)制信號，該標準調(diào)制信號輸入到由集成電路U6與外圍電路組成的標準帶通濾波器(8)的輸入端，濾波后的低頻標準調(diào)制信號分別送入圖五中串行放大器(9)內(nèi)精密放大器U9的2腳及圖七中深度放大器(10)內(nèi)精密放大器U7的2腳進行標準調(diào)制信號放大。
參看圖五，在串行放大器(9)中，精密放大器U9的2腳和圖四中帶通濾波器(8)內(nèi)集成電路U6的5腳相連，1、8腳并接可調(diào)電阻R37，3腳接地，4腳和電容C7、C26、電阻R15的交點相連，7腳接電容C3、C32、電阻R13的交點，6腳和二極管D3的負端及二極管D4的正端相連，R15、R13的另一端分別接電源-9V、+9V，精密放大器U16的2腳和二極管D3、D4的另一端及電阻R29相連，1、8腳并接可調(diào)電阻R38，3腳接地，4腳和電容C8、C14、電阻R5的交點相連，7腳和電容C5、C12、電阻R4的交點相連，6腳和圖六中比較器(11)內(nèi)的集成電路U8A的3腳相連，電阻R5、R4的另一端分別和電源-9V、+9V相連，電容C26、C7、C3、C32、R29的另一端接地。
工作時，低頻標準調(diào)制信號輸入到由精密放大器U9、精密放大器U16與外圍電路組成的二級串行放大器(9)內(nèi)精密放大器U9的2腳輸入端，經(jīng)二級放大后的低頻標準調(diào)制信號送入圖六中比較器(11)內(nèi)的集成電路U8A的3腳進行低頻標準調(diào)制信號技術(shù)處理，二極管D3、D4和電阻R24構(gòu)成削波降噪電路。
參看圖六，在比較器(11)中，雙比較器U8A的3腳和圖五中串行放大器(9)U16的6腳相連，2腳和電位器R39的抽頭相連，4腳接地，8腳接電源+9V，1腳和電阻R41、檢波器(12)內(nèi)二極管D6負端、D7正端的交點相連，R41的另一端和電源+9V相連，電位器R39的另兩端和電源-9V、+9V相連；在檢波器(12)中，二極管D7、電容C33、電阻R44的交點和串行輸出比較器(14)內(nèi)雙比較器U8B的5腳相連；在串行輸出比較器(14)中，雙比較器U8B的6腳和電位器R40的抽頭相連，7腳和電阻R42的一端相連，電位器R40的另兩端和電源-9V、+9V相連，電阻R42、R43、R45、二極管D8的交點和圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的2腳相連，R43的另一端和電源+9V相連，R45、D8的另一端接地。
工作時，低頻標準調(diào)制信號輸入到由雙比較器U8A與外圍電路組成的比較器(11)的輸入端(U8A的3腳)，比較削波后輸入到檢波器(12)中進行包絡(luò)線倍壓檢波，檢波出的數(shù)字編碼串行信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量等編碼信息)送入雙比較器U8B與外圍電路組成的串行輸出比較器(14)的輸入端，比較削波后輸入到圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的2腳進行數(shù)據(jù)處理。
參看圖七，在深度放大器(10)中，精密放大器U7的2腳接圖四中帶通濾波器(8)內(nèi)集成電路U6的5、6腳的交點，3腳接地，7腳和電容C34、C36、電阻R14的交點相連，4腳和電容C35、C37、電阻R16的交點相連，1、8腳接電阻R46的兩端，6腳和二極管D5的負端相連，電阻R16、R14的另一端分別和電源-9V、+9V相連，電容C35、C37、C34、C36、C38的另一端接地；在深度信號采集器(13)中，集成電路U15的1腳和二極管D5、電容C38的交點相連，3腳和電源-9V相連，4腳和電容C39相連，14腳和電容C3、電位器R48、電源+9V的交點相連，9腳和電位器R48的中間抽頭、電源-9V、電阻R50相連，10腳接地，7腳和8腳相連，6腳和電位器R49的一端相連，中間抽頭和圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的61腳相連，R49、R50的另一端接地。
工作時，低頻標準調(diào)制信號輸入到由精密放大器U7與外圍電路組成的深度放大器(10)的輸入端(U7的2腳進行放大，放大后經(jīng)整流二極管D5整流后把低頻標準調(diào)制信轉(zhuǎn)為直流信號送入深度信號采集器(13)內(nèi)集成電路U15的1腳進行深度信號采集，其輸出的信號隨圖二中接收調(diào)諧回路(1)和本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的距離改變而改變，即越遠輸出信號越弱，越近輸出信號越強；該信號經(jīng)電位器R48調(diào)節(jié)后輸入到圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的61腳進行數(shù)據(jù)處理，從而達到測量深度的目的。
參看圖八，在CPU組(16)中，U10(CPU)的2腳和圖六中串行輸出比較器(14)內(nèi)二極管D8的正端相連，13、14、16、15腳分別和圖二、圖三中可編程放大器(2)、(4)內(nèi)數(shù)字電位器C15、C16的1、2腳相連，18腳和晶振Y1、電容C5的交點相連，9腳和晶振Y1、電容C6的交點相連，20腳和開關(guān)S1、電容C、電阻R2的交點相連，28腳和電阻R9的一端相連，25腳和4輸入與門U13A的6腳相連，41腳和4輸入與門U13A的1腳、開關(guān)S2、S5、電阻R3的交點相連，40腳和4輸入與門U13A的2腳、開關(guān)S3、S6、電阻R11的交點相連，39腳和4輸入與門U13A的4腳、開關(guān)S4、S7、電阻R5的交點相連，37腳和4輸入與門U13A的5腳、開關(guān)S8、電阻R10的交點相連，36、35腳分別和開關(guān)S2、S3、S4及S5、S6、S7另一端的交點相連，42腳和電阻R4的一端相連，60腳和電容C2、電池電量取樣端(15)(BATTERY)的交點相連，61腳和電容C2、圖七中電位器R49的中間抽頭相連，64腳和電容C1、電阻R1的交點相連，63腳接地，三極管Q2的基極和電阻R9的另一端相連，其發(fā)射極接地，集電極和電阻R6的交點與發(fā)射模塊的4腳相連，三極管Q1的基極和電阻R4的另一端相連，其發(fā)射極和電源+5V相連，集電極和蜂鳴器U11的正端相連，電容C1、C2、C3、C4、C5、C6、開關(guān)S1、S8、蜂鳴器U11的另一端接地，電阻R1、R2、R3、R5、R6、R10、R11的另一端和電源+5V相連；在液晶顯示器(17)中，接口顯示電路U12的C/D、D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0、RD、W/R腳腳分別和CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的38、44、45、46、47、48、49、50、51、8、9相連，1、2、19、CE腳接地，4、20腳分別和電位器R7中間抽頭和一端相連，3腳和電位器R7的另一端、電源+5V相連，10腳和電阻R8、電容C7的交點相連，R8的另一端和電源+5V相連，C7的另一端接地。
在CPU組(16)中，U10(CPU)的2腳為串口接收腳，接收圖六中經(jīng)過二次比較后的數(shù)字編碼串行信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量等編碼信息)，20腳是復(fù)位腳，按鍵S1、電容C4及電阻R2構(gòu)成按鍵復(fù)位電路，28腳(即串口發(fā)送腳)通過三極管Q2將數(shù)字編碼串行信號放大推動發(fā)射模塊發(fā)送至本發(fā)明以外的鉆機同步顯示器，25腳為外部中斷腳，其和4輸入與門U13A、開關(guān)S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，上拉電阻R3，R5，R10，R11以及U10(CPU)的35、36、37、39、40、41腳組成本發(fā)明開關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當按下任開關(guān)時，4輸入與門U13A的1、2、4、5腳總有一腳出現(xiàn)低電平，其輸出的高電平輸入到U10(CPU)的中斷腳而產(chǎn)生中斷，繼而達到調(diào)節(jié)控制本發(fā)明跟蹤顯示各類信號參數(shù)的目的；U10(CPU)的44、45、46、47、48、49、50、51腳通過液晶顯示器(17)內(nèi)接口顯示電路U12的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0腳對液晶顯示進行數(shù)據(jù)傳輸，38、8、9腳分別通過接口顯示電路U12的C/D腳，RD腳，W/R腳對液晶顯示進行復(fù)位、讀/寫控制，42、60腳、電阻R4以及三極管Q1和蜂鳴器構(gòu)成本發(fā)明電池電量不足報警系統(tǒng)，60腳為模數(shù)轉(zhuǎn)換腳，將電池電量取樣端(15)(BATTERY)電模擬量進行即時模數(shù)轉(zhuǎn)換，并以內(nèi)部參考電壓為基準，當電池的電壓高于基準電壓若干伏時其模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)量值為若干值，當?shù)陀诨鶞孰妷簳r，相對基準電壓輸出的電壓每減少10毫伏，數(shù)值量就減1，當模數(shù)轉(zhuǎn)換后的值低于某個規(guī)定電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換值時，U10(CPU)的42腳就有一高電平給三極管Q1使其導(dǎo)通繼而蜂鳴器出現(xiàn)報警聲；U10(CPU)的61腳是模數(shù)轉(zhuǎn)換腳，其將圖七中深度信號采集器(13)輸出的深度信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號以量化深度信號強度，通過已編入的軟件進行處理得到本發(fā)明與本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭之間的距離。
工作時，圖六中串行輸出比較器(14)輸出的數(shù)字編碼串行信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量等編碼信息)、電池電量取樣端(15)輸出的電池剩余能量信號、圖七中深度信號采集器(13)輸出的深度信號輸入到由U10(CPU)與外圍電路組成的CPU組(16)輸入端，利用已編入的軟件進行數(shù)據(jù)解碼-數(shù)據(jù)處理送入液晶顯示器(17)，液晶顯示器(17)將各路信號經(jīng)液晶顯示屏實時地顯示出地下鉆頭俯仰傾角、面向角、深度、工作溫度、本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的電池剩余能量、本發(fā)明的電池剩余能量等直觀的動態(tài)數(shù)據(jù)及面向角的動態(tài)圖形顯示，同時CPU組(16)將全部信息通過發(fā)射模塊采用高頻無線電波轉(zhuǎn)發(fā)給本發(fā)明以外的鉆機同步顯示器。
權(quán)利要求
1.一種非開挖導(dǎo)航儀系統(tǒng)中的跟蹤接收導(dǎo)向器，其特征是可以接收本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭發(fā)送的低頻調(diào)制信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量的數(shù)字串行信號調(diào)制波，低頻載波頻率為5KHz-50KHz)的接收調(diào)諧回路(1)與可編程放大器(2)互連，可編程放大器(2)將低頻調(diào)制信號放大后輸入與之互連的帶通濾波器(3)，帶通濾波器(3)將濾去雜波后的低頻調(diào)制信號送入與之互連的可編程放大器(4)進行再一次編程放大，同時，可編程放大器(2)、(4)的增益由CPU組(16)按技術(shù)要求進行自動控制，放大后的低頻調(diào)制信號經(jīng)過與之互連的帶通濾波器(5)進行再一次濾波后送入與之互連的混頻器(7)，和來自正弦波振蕩器(6)的振蕩波進行超外差式變頻，差出的低頻調(diào)制信號通過與之互連的帶通濾波器(8)濾波后分別送入與之互連的串行放大器(9)、深度放大器(10)，深度放大器(10)將低頻調(diào)制信號放大整流轉(zhuǎn)為直流信號后送入與之互連的深度信號采集器(13)進行深度信號采集，其輸出的信號隨接收調(diào)諧回路(1)和本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的距離改變而改變，采集后的信號輸出到與之互連的CPU組(16)輸入端進行數(shù)據(jù)處理，從而達到測量深度的目的；同時串行放大器(9)將放大后的低頻調(diào)制信號送入與之互連的比較器(11)后，其輸出端將處理后的低頻調(diào)制信號送入與之互連的檢波器(12)進行包絡(luò)檢波，檢波器(12)的輸出端將檢波出的數(shù)字串行信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量等編碼信息)送入與之互連的串行輸出比較器(14)進行削波降噪整形處理，由其輸出端送入與之相連的可以進行數(shù)據(jù)解碼的CPU組(16)的輸入端，CPU組(16)將從電池電量取樣端(15)、深度信號采集器(13)、串行輸出比較器(14)輸出的各類信號利用軟件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的地下鉆頭傾角(以水平面為基準-50度-+50度)、面向角(以地下鉆頭軸芯為基準0度-360度)、深度、工作溫度、本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的電池剩余能量、本發(fā)明的電池剩余能量等狀態(tài)信號送入與之互連的液晶顯示器(17)、液晶顯示器(17)將各路信號通過液晶顯示屏實時地顯示出地下鉆頭俯仰傾角、面向角、深度、工作溫度、本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭的電池剩余能量、本發(fā)明的電池剩余能量等直觀的動態(tài)數(shù)據(jù)及面向角的動態(tài)圖形顯示，數(shù)據(jù)可視性好、界面美觀，同時CPU組(16)將全部信息通過發(fā)射模塊采用高頻無線電波轉(zhuǎn)發(fā)給本發(fā)明以外的鉆機同步顯示器；由本發(fā)明及本發(fā)明以外的地下探測導(dǎo)向發(fā)射探頭、鉆機同步顯示器組成可以在地表不開挖溝槽的條件下，鋪設(shè)、更換各種地下管線的非開挖導(dǎo)向儀系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非開挖導(dǎo)航儀系統(tǒng)中的跟蹤接收導(dǎo)向器，其特征是所述的CPU組(16)中燒錄固化了相應(yīng)的軟件功能程序，該程序包含了初始化程序、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)解碼、節(jié)電模式程序、軟件看門狗程序(程序不走飛)，同時編制了能形象地顯示地下鉆頭面向角的實時動態(tài)圖象軟件，數(shù)據(jù)可視性好、界面美觀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非開挖導(dǎo)航儀系統(tǒng)中的跟蹤接收導(dǎo)向器，其特征是接收調(diào)諧回路(1)的一端接地，另一端和可編程放大器(2)內(nèi)的二極管D1、D2及精密放大器U1的2腳交點相連；在可編程放大器(2)中，精密放大器U1的3腳與二極管D1、D2的另一端接地，1、8腳分別和電阻R6兩端相連，7腳和電容C1、C9與電阻R1的交點相連，4腳和電容C4、C11的交點相連，6腳和數(shù)字電位器C15的3腳相連，C1、C4、C9、C11、R11的另一端接地，R1、R2的另一端分別與電源+5V、-5V相連，數(shù)字電位器C15的1、2腳分別和CPU組(16)U10(CPU)的13、14腳相連，4、6、7腳接地，8腳和電源+5V相連，5腳接電阻R9，電阻R9的另一端和電阻R11與帶通濾波器(3)內(nèi)集成電路C17的2腳交點相連；在帶通濾波器(3)中集成電路C17的3腳和電阻R10相連，4、7腳的交點和電阻Rfz2相連，5、6腳的交點與圖三中可編程放大器(4)內(nèi)精密放大器U2的2腳相連，14腳與Rfz2的另一端相連，8、13腳分別和電阻Rfz1的兩端相連，9、10腳分別和電源-9V、+9V相連，R10的另一端接地；在可編程放大器(4)中，精密放大器U2的2腳接帶通濾波器(3)中集成電路C17的5、6腳為低頻調(diào)制信號輸入端，3腳接地，4腳和電容C13、C6、電阻R12的交點相連，7腳和電容C10、C2、電阻R3的交點相連，1、8腳分別和數(shù)字電位器C16的3腳及5、6腳相連，6腳和電阻R17相連，R12的另一端和電源-5V相連，電容C2、C6、C10、C13的另一端接地，電阻R3的另一端接電源+5V， R17的另一端和電容C19、C20、電阻R18的交點相連，數(shù)字電位器C16的1、2腳分別和CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的1、15腳相連，4、7腳接地，8腳接電源+5V；在帶通濾波器(5)中，集成電路U4的6腳和電容C19、電阻R19、混頻器(7)內(nèi)電容C27的交點相連，2腳和電容C20、電阻R19的交點相連，3腳與R18的另一端接地，4、7腳和電源-5V、+5V相連；在正弦波振蕩器(6)中，集成電路U3的2、3、4腳分別和圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的10、11、12腳相連，9腳和晶振Y1與電容C22一端的交點相連，10腳和晶振Y1另一端與電容C21的交點相連，電容C21、C22的另一端接地，15腳和電位器R20的一端相連，其中間抽頭和電容C23、電位器R21交點相連，電位器R21的中間抽頭和電容C24、電位器R22的交點相連，電容C23、C24、電位器R22的另一端接地，電位器R22中間抽頭接C25，電容C25的另一端和圖四中混頻器(7)內(nèi)電容C29的一端相連；在混頻器(7)中，電容C27的一端和圖三中帶通濾波器(5)內(nèi)集成電路U4的6腳相連，另一端和集成電路U5的1腳、電阻R2、R26的交點相連，電阻R23的另一端和電位器R28的一端相連，電阻R26的另一端、電容C28、電阻R27接地，集成電路U5的4腳和電容C28、電阻R24、R27的交點相連，2、3腳分別和電阻RE的兩端相連，14腳和電位器R28中間抽頭的交點接電源-9V，10腳和電容C29、電阻R25的交點相連，8腳和電阻R25、R30、電容C31的交點相連，5、6腳分別接電阻R32、R8的交點，12腳和電容C30、電阻R7的交點相連，電阻R24和電位器R28的另一端相連，電容C29的一端和正弦波振蕩器(6)內(nèi)電容C25的一端相連，電阻R30、R32、R34、電容C31另一端接地，電阻R31、R7、R8的交點接電源+9V，電阻R7、R33、電容C30的另一端相連；在帶通濾波器(8)中，集成電路U6的3腳和電阻R33、R34的交點相連，4、7腳的交點和14腳分別與電阻R36的兩端相連，5、6腳的交點分別和串行放大器(9)內(nèi)精密放大器U9的2腳及深度放大器(10)內(nèi)精密放大器U7的2腳相連，8、13腳和電阻R35的兩端相連，9、10腳分別和電源-9V、+9V相連；在串行放大器(9)中，精密放大器U9的2腳和圖四中帶通濾波器(8)內(nèi)集成電路U6的5腳相連，1、8腳并接可調(diào)電阻R37，3腳接地，4腳和電容C7、C26、電阻R15的交點相連，7腳接電容C3、C32、電阻R13的交點，6腳和二極管D3的負端及二極管D4的正端相連，R15、R13的另一端分別接電源-9V、+9V，精密放大器U16的2腳和二極管D3、D4的另一端及電阻R29相連，1、8腳并接可調(diào)電阻R38，3腳接地，4腳和電容C8、C14、電阻R5的交點相連，7腳和電容C5、C12、電阻R4的交點相連，6腳和比較器(11)內(nèi)的集成電路U8A的3腳相連，電阻R5、R4的另一端分別和電源-9V、+9V相連，電容C26、C7、C3、C32、R29的另一端接地；在比較器(11)中，雙比較器U8A的3腳和圖五中串行放大器(9)U16的6腳相連，2腳和電位器R39的抽頭相連，4腳接地，8腳接電源+9V，1腳和電阻R41、檢波器(12)內(nèi)二極管D6負端、D7正端的交點相連，R41的另一端和電源+9V相連，電位器R39的另兩端和電源-9V、+9V相連；在檢波器(12)中，二極管D7、電容C33、電阻R44的交點和串行輸出比較器(14)內(nèi)雙比較器U8B的5腳相連；在串行輸出比較器(14)中，雙比較器U8B的6腳和電位器R40的抽頭相連，7腳和電阻R42的一端相連，電位器R40的另兩端和電源-9V、+9V相連，電阻R42、R43、R45、二極管D8的交點和CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的2腳相連，R43的另一端和電源+9V相連，R45、D8的另一端接地；在深度放大器(10)中，精密放大器U7的2腳接帶通濾波器(8)內(nèi)集成電路U6的5、6腳的交點，3腳接地，7腳和電容C34、C36、電阻R14的交點相連，4腳和電容C35、C37、電阻R16的交點相連，1、8腳接電阻R46的兩端，6腳和二極管D5的負端相連，電阻R16、R14的另一端分別和電源-9V、+9V相連，電容C35、C37、C34、C36、C38的另一端接地；在深度信號采集器(13)中，集成電路U15的1腳和二極管D5、電容C38的交點相連，3腳和電源-9V相連，4腳和電容C39相連，14腳和電容C3、電位器R48、電源+9V的交點相連，9腳和電位器R48的中間抽頭、電源-9V、電阻R50相連，10腳接地，7腳和8腳相連，6腳和電位器R49的一端相連，中間抽頭和圖八中CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的61腳相連，R49、R50的另一端接地；在CPU組(16)中，U10(CPU)的2腳和圖六中串行輸出比較器(14)內(nèi)二極管D8的正端相連，13、14、16、15腳分別和可編程放大器(2)、(4)內(nèi)數(shù)字電位器C15、C16的1、2腳相連，18腳和晶振Y1、電容C5的交點相連，9腳和晶振Y1、電容C6的交點相連，20腳和開關(guān)S1、電容C、電阻R2的交點相連，28腳和電阻R9的一端相連，25腳和4輸入與門U13A的6腳相連，41腳和4輸入與門U13A的1腳、開關(guān)S2、S5、電阻R3的交點相連，40腳和4輸入與門U13A的2腳、開關(guān)S3、S6、電阻R11的交點相連，39腳和4輸入與門U13A的4腳、開關(guān)S4、S7、電阻R5的交點相連，37腳和4輸入與門U13A的5腳、開關(guān)S8、電阻R10的交點相連，36、35腳分別和開關(guān)S2、S3、S4及S5、S6、S7另一端的交點相連，42腳和電阻R4的一端相連，60腳和電容C2、電池電量取樣端(15)(BATTERY)的交點相連，61腳和電容C2、圖七中電位器R49的中間抽頭相連，64腳和電容C1、電阻R1的交點相連，63腳接地，三極管Q2的基極和電阻R9的另一端相連，其發(fā)射極接地，集電極和電阻R6的交點與發(fā)射模塊的4腳相連，三極管Q1的基極和電阻R4的另一端相連，其發(fā)射極和電源+5V相連，集電極和蜂鳴器U11的正端相連，電容C1、C2、C3、C4、C5、C6、開關(guān)S1、S8、蜂鳴器U11的另一端接地，電阻R1、R2、R3、R5、R6、R10、R11的另一端和電源+5V相連；在液晶顯示器(17)中，接口顯示電路U12的C/D、D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0、RD、W/R腳腳分別和CPU組(16)內(nèi)U10(CPU)的38、44、45、46、47、48、49、50、51、8、9相連，1、2、19、CE腳接地，4、20腳分別和電位器R7中間抽頭和一端相連，3腳和電位器R7的另一端、電源+5V相連，10腳和電阻R8、電容C7的交點相連，R8的另一端和電源+5V相連，C7的另一端接地；在CPU組(16)中，U10(CPU)的2腳為串口接收腳，接收圖六中經(jīng)過二次比較后的數(shù)字編碼串行信號(含有導(dǎo)向鉆頭的面向角、傾角、溫度、電池剩余能量等編碼信息)，20腳是復(fù)位腳，按鍵S1、電容C4及電阻R2構(gòu)成按鍵復(fù)位電路，28腳(即串口發(fā)送腳)通過三極管Q2將數(shù)字編碼串行信號放大推動發(fā)射模塊發(fā)送至本發(fā)明以外的鉆機同步顯示器，25腳為外部中斷腳，其和4輸入與門U13A、開關(guān)S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，上拉電阻R3，R5，R10，R11以及U10(CPU)的35、36、37、39、40、41腳組成本發(fā)明開關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當按下任開關(guān)時，4輸入與門U13A的1、2、4、5腳總有一腳出現(xiàn)低電平，其輸出的高電平輸入到U10(CPU)的中斷腳而產(chǎn)生中斷，繼而達到調(diào)節(jié)控制本發(fā)明跟蹤顯示各類信號參數(shù)的目的；U10(CPU)的44、45、46、47、48、49、50、51腳通過液晶顯示器(17)內(nèi)接口顯示電路U12的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0腳對液晶顯示進行數(shù)據(jù)傳輸，38、8、9腳分別通過接口顯示電路U12的C/D腳，RD腳，W/R腳對液晶顯示進行復(fù)位、讀/寫控制，42、60腳、電阻R4以及三極管Q1和蜂鳴器構(gòu)成本發(fā)明電池電量不足報警系統(tǒng)，60腳為模數(shù)轉(zhuǎn)換腳，將電池電量取樣端(15)(BATTERY)電模擬量進行即時模數(shù)轉(zhuǎn)換，并以內(nèi)部參考電壓為基準，當電池的電壓高于基準電壓若干伏時其模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)量值為若干值，當?shù)陀诨鶞孰妷簳r，相對基準電壓輸出的電壓每減少10毫伏，數(shù)值量就減1，當模數(shù)轉(zhuǎn)換后的值低于某個規(guī)定電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換值時，U10(CPU)的42腳就有一高電平給三極管Q1使其導(dǎo)通繼而蜂鳴器出現(xiàn)報警聲；U10(CPU)的61腳是模數(shù)轉(zhuǎn)換腳，其將圖七中深度信號采集器(13)輸出的深度信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號以量化深度信號強度，通過已編入的軟件進行處理得到本發(fā)明與本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非開挖導(dǎo)航儀系統(tǒng)中的跟蹤接收導(dǎo)向器，其特征是所述的接收調(diào)諧回路(1)、可編程放大器(2)、帶通濾波器(3)、可編程放大器(4)、帶通濾波器(5)、正弦波振蕩器(6)、混頻器(7)、帶通濾波器(8)、串行放大器(9)、深度放大器(10)、比較器(11)、檢波器(12)、深度信號采集器(13)、串行輸出比較器(14)、電池電量取樣端(15)、CPU組(16)、液晶顯示器(17)的連接關(guān)系也可以根據(jù)需要進行前后調(diào)換，或進行必要的適當增減。
全文摘要
一種非開挖導(dǎo)航儀系統(tǒng)中的跟蹤接收導(dǎo)向器，可以接收本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭發(fā)送的低頻調(diào)制信號，并將其利用軟件通過CPU組轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的地下鉆頭傾角(以水平面為基準±50度)、面向角(以地下鉆頭軸芯為基準0－360度)、深度、溫度、剩余電能及本發(fā)明的剩余電能等數(shù)據(jù)信號經(jīng)液晶顯示器實時地顯示出來，同時通過高頻無線電波轉(zhuǎn)發(fā)給本發(fā)明以外的鉆機同步顯示器。性能優(yōu)良、成本低廉、數(shù)據(jù)可視性好、界面美觀、能夠準確穩(wěn)定地工作。與本發(fā)明以外的探測導(dǎo)向發(fā)射探頭、鉆機同步顯示器組成在地表不開挖溝槽的條件下，鋪設(shè)、更換各種電信、電力、石油、煤氣、自來水、排污等地下管線的非開挖導(dǎo)航儀系統(tǒng)。
文檔編號E21B47/02GK1570350SQ20041003492
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者趙晶 申請人:趙晶