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龙图腾网获悉太原理工大学;山西金鼎高宝钻探有限责任公司申请的专利矿用煤层气抽采定向千米钻机钻孔孔壁松散度测量传感器获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115825561B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-08发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211206444.1，技术领域涉及：G01R27/02；该发明授权矿用煤层气抽采定向千米钻机钻孔孔壁松散度测量传感器是由雷志鹏;李杰;宋建成;杜建荣;栗林波;任瑞斌;王飞宇;向学艺;石港;程瑞;何庆辉;李蔚;张景春设计研发完成，并于2022-09-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本矿用煤层气抽采定向千米钻机钻孔孔壁松散度测量传感器在说明书摘要公布了：本发明提供一种矿用煤层气抽采定向千米钻机钻孔孔壁松散度测量传感器，结构包括电极、不锈钢探管、传感器主电板及电池；其中，不锈钢探管，表面开出深度一致但宽度不一的环形凹槽用来安装电极，传感器的不锈钢外壳通过首尾两端的螺纹丝口与不锈钢探杆紧密固定；电极用空心插销将其固定在传感器外壳上，除外侧面以外的所有面都用绝缘材料包裹，导线通过空心插销与传感器主电路板连接。本发明所给出的传感器能够在直径10cm左右的钻孔内测量钻孔孔壁介质松散程度，在数千米长的钻孔内由蓄电池供电完成连续测算，评估钻杆及钻孔当前状态，提高了千米钻机钻孔孔内状态检测自动化水平。

本发明授权矿用煤层气抽采定向千米钻机钻孔孔壁松散度测量传感器在权利要求书中公布了：1.矿用煤层气抽采定向千米钻机钻孔孔壁松散度测量传感器，其特征在于：所述测量传感器，主要由电极、不锈钢探管、传感器主电板和电池组成； 所述不锈钢探管，是将传感器的不锈钢外壳通过首尾两端的螺纹丝口与不锈钢探杆紧密固定；在使用时，传感器的整个结构被周围岩层包裹，不锈钢探管表面开出深度一致但宽度不一的环形凹槽用来安装电极； 所述电极，选用铜制的环状结构，每个电极两侧开孔；铜制的电极按照设计的距离安装在传感器不锈钢探管外壳外侧的凹槽内；通过电极两侧开孔，用空心插销将其固定在传感器外壳上，除外侧面以外的所有面都用绝缘材料包裹，导线通过空心插销与传感器主电路板连接；根据电极所完成工作的不同和连接方式的区别将其分为四部分，且每一部分的两个电极之间相互连接，具体分为两个屏蔽电极、两个测量外电极、两个测量内电极和一个发射电电极，其中测量外电极和内电极组成监督电极； 所述传感器主电板包括CPU、电源模块、通讯模块、电压调理电路、ADC、DAC、相位检测模块和电压转换电路；其中，ADC模块与DAC模块则集成在单片机内部，DAC输出与调理电路通过CPU的模拟量输出通道连接，电压调理电路输出与屏蔽电极连接，发射电极与相位检测模块通过导线相连接，监督电极引出导线分两路与相位检测模块和电压转换电路接通，一路经相位检测模块计算后通过IO口与单片机相连，另一路经电压转换电路处理后与CPU模拟量采集通道连接；通讯模块的一端与CPU的USART接口连接，另一端与通电铜缆和不锈钢探管连接； 所述电源模块根据传感器主电路板各个芯片的供电要求，将电池提供的+12V直流电压变换为直流±12V、+5V和+3.3V，为传感器主电板上各芯片供电； 所述不锈钢探管表面的环形凹槽，需要满足一定的分布参数，该参数由下式计算得出： ； 式中，γ为凹槽位置分布参数，D0为电极（4）和1#屏蔽电极（1）中心距；D1和D2分别为电极（4）和1#测量外电极2、1#测量内电极3之间的中心距,适合本传感器的取值范围为2.5-3； 所述CPU模块为以STM32F103RCT6为中心的最小系统，用于控制输出交流电压信号的波形形状和频率，处理采集到的信号，完成通信。

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