[发明专利]非开挖导向仪及使用该导向仪的测量方法

权利要求书

1.一种非开挖导向仪，所述非开挖导向仪应用的钻机包括钻机动力头(21)，安装在钻机动力头(21)上的钻杆(1)，所述非开挖导向仪包括安装在钻杆(1)末端钻头上的探棒、跟踪接收仪以及同步显示器，其特征在于，所述非开挖导向仪还包括钻杆位移测量装置，所述钻杆位移测量装置包括靠近钻杆(1)地面部分设置的钻杆在线检测单元(31)，实时检测钻杆(1)位移的位移检测单元，以及接收钻杆在线检测单元(31)和位移检测单元的信号从而计算钻头深度或偏航角的信号处理单元(33)。

2.如权利要求1所述的非开挖导向仪，其特征在于，所述钻机动力头(21)连接有齿轮(23)，齿轮(23)与固定在钻架(22)上的齿条(24)啮合，所述位移检测单元包括检测齿轮(23)转动或齿条(24)移动过的齿数的齿数计数单元(32)。

3.如权利要求1所述的非开挖导向仪，其特征在于，所述钻机动力头(21)安装在钻架(22)上，在所述钻架(22)上设置有连接到信号处理单元(33)的滑动变阻器(34)，在钻机动力头(21)上设置有电刷(35)，所述电刷(35)和滑动变阻器(34)电气接触。

4.一种非开挖导向仪的测量方法，使用如权利要求1-3中任一项所述的非开挖导向仪，其特征在于，包括如下步骤：

1)信号处理单元(33)根据钻杆在线检测单元(31)检测到的当前信号判断钻机上是否安装有钻杆(1)，如果有，信号处理单元(33)记录探棒发送的当前钻头的倾角α₁，并进行步骤2)；

2)信号处理单元(33)根据位移检测单元在钻杆(1)钻进一段时间后的信号计算钻杆(1)在上述一段时间内的位移量ΔL，判断钻杆(1)的运动方向，并记录当前钻头的倾角α₂；

3)信号处理单元(33)根据ΔL得到上述一段时间的起点到终点钻头位置的直线距离ΔS，根据公式ΔH=ΔS·cosα计算上述一段时间内钻头的深度变化量ΔH，其中首次测量时ΔH为钻头的实时深度，第二次测量时以第一次测量得到的深度结合ΔH得到钻头的实时深度，以此类推。

5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述钻杆(1)的运动轨迹为直线，则ΔS=ΔL。

6.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述钻杆(1)的运动轨迹为圆弧，则ΔS=2·180·ΔLπ(α2-α1)sin(α2-α1)2.]]>

7.如权利要求4-6中任一项所述的测量方法，其特征在于，在步骤1)中，当钻机上没有钻杆(1)时，钻杆在线检测单元(31)不产生信号；当钻杆(1)被安装到钻机上时，钻杆在线检测单元(31)产生一个感应信号，信号处理单元(33)根据该感应信号判断此时钻机上安装有钻杆(1)。

8.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，信号处理单元(33)还根据ΔE=ΔP·sinβ计算钻头的实时偏航位置，其中，ΔE为钻头的偏航角变化量，ΔP为上述一段时间内钻头起点到终点钻头位置的直线距离在水平面的投影，β₁为上述一段时间初始时刻探棒轴线在水平面投影的偏航角，β₂为上述一段时间结束时刻探棒轴线在水平面投影的偏航角，第一次测量时，选择一个参考基准线，结合ΔE得到钻头的实时偏航位置；第二次测量时以第一次测量得到的偏航位置结合ΔE得到钻头的实时偏航位置，以此类推。