一種礦用聚焦雙頻激電儀隔離采樣及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電法勘探儀器的隔離采樣及控制系統(tǒng)，尤其涉及一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)射裝置的隔離采樣及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為保障煤礦工作面內(nèi)人員和機(jī)器的安全生產(chǎn)，掘進(jìn)過程中必須遵循“預(yù)測預(yù)報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原則。隨著我國采掘機(jī)械化水平的不斷發(fā)展，對綜掘工作面探測技術(shù)要求越來越高。目前，煤礦井下常用的巷道超前探測方法主要包括:礦井直流電法、礦井瞬變電磁法、礦井地質(zhì)雷達(dá)探測法、瑞雷波法以及礦井地震波法等探測技術(shù)。這些物探方法存在探測準(zhǔn)確率低、實(shí)時性差、方向性差、效率低、成本高、抗干擾能力差、探掘分離等突出問題，不能完全滿足掘進(jìn)面對超前探測的要求。因此，研宄一種工作方法簡單、探測精度高、可與掘進(jìn)機(jī)協(xié)同作業(yè)的超前探測方法意義重大。
[0003]聚焦雙頻激電法探測技術(shù)(專利號CN103176214A)是中國礦業(yè)大學(xué)(北京)提出的一種基于雙激電法以及電場聚焦偏轉(zhuǎn)效應(yīng)的煤巷超前探測新方法。根據(jù)聚焦雙頻激電法的原理研制了礦用聚焦雙頻激電儀。儀器包括發(fā)射裝置及接收裝置兩部分，發(fā)射裝置通過主電極(布置在掘進(jìn)斷面中心處)向掘進(jìn)斷面前方發(fā)射單路幅值相同、高低頻組合的調(diào)制方波電流為激勵，約束電極(對稱布置在主電極四周)發(fā)射4路與主電極極性相同、幅值強(qiáng)度可調(diào)的調(diào)制方波電流為約束，利用電場的約束作用，有效控制探測電場的傳播方向和距離，使巷道斷面前方某一方位的圍巖介質(zhì)產(chǎn)生不同程度的激發(fā)極化，通過接收裝置檢測激發(fā)極化電位差，計(jì)算激電參量視幅頻率和視電阻率，實(shí)現(xiàn)巷道斷面前方地質(zhì)異常體(包括含水、斷層及陷落柱地質(zhì)構(gòu)造等)方位的準(zhǔn)確判斷，達(dá)到定方向、定距離探測的目的；通過改變約束電極發(fā)射電流約束方向和幅值大小，實(shí)現(xiàn)角度和深度掃描探測，即電場聚焦偏轉(zhuǎn)效應(yīng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)探測電場的聚焦偏轉(zhuǎn)效應(yīng)，要求探測儀發(fā)射裝置輸出單路幅值可控、五路相互隔離的雙頻調(diào)制方波電流；為實(shí)現(xiàn)發(fā)射電極和約束電極各路電壓與電流的準(zhǔn)確檢測，同時需要對探測儀發(fā)射裝置輸出電壓與電流值進(jìn)行高精度隔離采樣。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于，解決礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)射裝置各路發(fā)射電流隔離控制及電壓、電流隔離采樣的難題，從而實(shí)現(xiàn)探測儀輸出單路幅值可控、4路相互隔離的雙頻調(diào)制方波電流，同時對各路輸出電壓與電流值進(jìn)行高精度隔離采樣。
[0006]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種礦用聚焦雙頻激電儀隔離采樣及控制系統(tǒng)，其特征在于，由單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓隔離采樣電路、電流隔離采樣電路、電壓隔離控制電路、恒流輸出電路、前端隔離電源及后端隔離電源組成，所述單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字控制信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量，由電壓隔離控制電路隔離輸出后控制恒流輸出電路產(chǎn)生穩(wěn)定可調(diào)電流，輸出電壓及電流分別經(jīng)電壓隔離采樣電路及電流隔離采樣電路隔離采樣，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后由單片機(jī)采集處理，隔離前端電路及后端電路分別由前端隔離電源及后端隔離電源供電。
[0008]本實(shí)用新型礦用聚焦雙頻激電儀隔離采樣及控制系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0009](I)采用前端及后端電路相互隔離以及后端電路之間相互隔離的方式，解決了探測儀輸出單路可控、5路相互隔離的技術(shù)難題。
[0010](2)采用線性光耦隔離技術(shù)，解決了礦用聚焦雙頻激電儀各路發(fā)射電流高精度隔離控制以及電壓、電流高精度隔離采樣的技術(shù)難題。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型前端隔離電源及后端隔離電源的電路圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型電壓隔離采樣及電流隔離采樣電路的電路圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型電壓隔離控制電路的電路圖。
[0015]其中，1、單片機(jī)，2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，3、數(shù)模轉(zhuǎn)換器，4、電壓隔離采樣電路，5、電流隔離采樣電路，6、電壓隔離控制電路，7、恒流輸出電路，8、前端隔離電源，9、后端隔離電源。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白與理解，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。本實(shí)施例不得用于解釋對本實(shí)用新型保護(hù)??圍的限制。
[0017]參看圖1
[0018]本實(shí)施例所述的礦用聚焦雙頻激電儀隔離采樣及控制系統(tǒng)，其特征在于，由單片機(jī)(I)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3)、電壓隔離采樣電路(4)、電流隔離采樣電路(5)、電壓隔離控制電路(6)、恒流輸出電路(7)、前端隔離電源(8)及后端隔離電源(9)組成，所述單片機(jī)(I)產(chǎn)生數(shù)字控制信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換為模擬量，由電壓隔離控制電路(6)隔離輸出后控制恒流輸出電路(7)產(chǎn)生穩(wěn)定可調(diào)電流，輸出電壓及電流分別經(jīng)電壓隔離采樣電路(4)及電流隔離采樣電路(5)隔離采樣，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后由單片機(jī)(I)采集處理，隔離前端電路及后端電路分別由前端隔離電源(8)及后端隔離電源(9)供電。
[0019]參看圖2
[0020]所述前端隔離電源⑶及后端隔離電源(9)均采用廣州金升陽公司的隔離電源模塊Α0515S-1W，兩種電路結(jié)構(gòu)完全相同，U8轉(zhuǎn)換后的電壓為前端電路供電，U7轉(zhuǎn)換后的電壓為后端電路供電，輸入端二極管D7作用是防止電源反接，電阻RlO為0.5Α自恢復(fù)保險絲，作用是過電流保護(hù)。
[0021]參看圖3
[0022]所述電壓隔離采樣電路⑷與電流隔離采樣電路(5)電路結(jié)構(gòu)相同，由儀表放大器AD620、運(yùn)算放大器0Ρ07以及線性光耦HCNR201等組成，儀表放大器測量恒流輸出電路(7)的采樣電阻的兩端電壓信號，將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號，通過由線性光耦HCNR201構(gòu)成的高精度隔離放大器的線性隔離，最后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)進(jìn)行采樣。
[0023]參看圖4
[0024]所述電壓隔離控制電路￠)由運(yùn)算放大器以及線性光耦電路等組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換器
(3)將數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為模擬控制量，該模擬控制信號通過由線性光耦HCNR201構(gòu)成的高精度隔離放大器的線性隔離，實(shí)現(xiàn)了對恒流輸出電路(7)輸出電流值的控制。
[0025]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種礦用聚焦雙頻激電儀隔離采樣及控制系統(tǒng)，其特征在于，由單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓隔離采樣電路、電流隔離采樣電路、電壓隔離控制電路、恒流輸出電路、前端隔離電源及后端隔離電源組成，所述單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字控制信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量，由電壓隔離控制電路隔離輸出后控制恒流輸出電路產(chǎn)生穩(wěn)定可調(diào)電流，輸出電壓及電流分別經(jīng)電壓隔離采樣電路及電流隔離采樣電路隔離采樣，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后由單片機(jī)采集處理，隔離前端電路及后端電路分別由前端隔離電源及后端隔離電源供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用聚焦雙頻激電儀隔離采樣及控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓隔離采樣電路、電流隔離采樣電路、電壓隔離控制電路均采用高精度隔離放大器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種礦用聚焦雙頻激電儀隔離采樣及控制系統(tǒng)，其特征在于，由單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓隔離采樣電路、電流隔離采樣電路、電壓隔離控制電路、恒流輸出電路、前端隔離電源及后端隔離電源組成，所述單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字控制信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量，由電壓隔離控制電路隔離輸出后控制恒流輸出電路產(chǎn)生穩(wěn)定可調(diào)電流，輸出電壓及電流分別經(jīng)電壓隔離采樣電路及電流隔離采樣電路隔離采樣，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后由單片機(jī)采集處理，隔離前端電路及后端電路分別由前端隔離電源及后端隔離電源供電。利用本實(shí)用新型，可實(shí)現(xiàn)對恒流輸出電路的高精度控制及電壓電流檢測。
【IPC分類】G01V3/08
【公開號】CN204649985
【申請?zhí)枴緾N201520245011
【發(fā)明人】吳淼, 劉希高, 劉志民, 張金濤, 呂一鳴, 周游, 羅婉婉, 李旭, 郝建生, 馬昭, 王學(xué)成, 王傳武
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年4月22日