[實(shí)用新型]一種礦用動(dòng)態(tài)定向電場(chǎng)激勵(lì)法煤巷綜掘超前探測(cè)接收裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420180838.9
• 申請(qǐng)日: 2014-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN203870269U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳淼;劉希高;杜毅博;劉志民;張金濤;周游;呂一鳴;郝建生;馬昭;王學(xué)成;王傳武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): G01V3/08
• 分類號(hào): G01V3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種超前探測(cè)領(lǐng)域的煤礦井下作業(yè)的超前探測(cè)儀器，屬于應(yīng)用地球物理學(xué)電法超前探測(cè)技術(shù)，特別是涉及一種動(dòng)態(tài)定向電場(chǎng)激勵(lì)法煤巷綜掘超前探測(cè)接收裝置。

背景技術(shù)

我國(guó)煤礦采掘方式的機(jī)械化程度逐漸增強(qiáng)，對(duì)綜掘工作面的工作效率要求越來越高。掘進(jìn)過程中必須遵循“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原則，來保證工作面內(nèi)人員和機(jī)器的安全生產(chǎn)。目前，煤礦井下巷道超前探測(cè)方法包括礦井直流電法、礦井瞬變電磁法、礦井地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)法、瑞雷波法以及礦井地震波超前探測(cè)技術(shù)等。這些物探方法存在如下問題：存在探測(cè)準(zhǔn)確率低、實(shí)時(shí)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(duì)超前探測(cè)的要求。因此，盡快研究一種工作方法簡(jiǎn)單、探測(cè)精度高、可實(shí)現(xiàn)與掘進(jìn)機(jī)協(xié)同作業(yè)的超前探測(cè)方法意義重大。

動(dòng)態(tài)定向電場(chǎng)激勵(lì)法（專利號(hào)CN103176214A）是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）提出的一種基于雙激電法以及電場(chǎng)聚焦效應(yīng)的煤巷超前探測(cè)方法，根據(jù)同性電場(chǎng)相排斥的性質(zhì)，利用約束電極發(fā)射的約束電場(chǎng)與主電極發(fā)射的探測(cè)電場(chǎng)相互作用，利用電場(chǎng)的約束和偏轉(zhuǎn)作用，有效控制電場(chǎng)的傳播方向，使探測(cè)電場(chǎng)的發(fā)射方向與發(fā)射范圍控制一定范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)角度和深度掃描探測(cè)，進(jìn)行異常體的準(zhǔn)確定位，達(dá)到定方向、定距離探測(cè)的目的。

中南大學(xué)的何繼善院士發(fā)明了雙頻激電法及相關(guān)儀器（專利號(hào)?CN1034276A），其中SQ-3C雙頻激電儀接收機(jī)主要采用模擬電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺點(diǎn)是儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受溫度漂移、時(shí)間漂移、環(huán)境噪聲影響，目前主要用于地面電法勘探領(lǐng)域。山東大學(xué)的李樹才等發(fā)明了隧道或坑道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)復(fù)合式激發(fā)極化儀器設(shè)備（專利號(hào)?CN102176059A）,不足之處在于頻域信號(hào)處理模塊只能得到低頻和高頻基波的幅度，而不能獲得相位信息，目前主要用于隧道前方水體不良地質(zhì)體預(yù)報(bào)。根據(jù)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，激發(fā)極化法及其儀器尚未用于煤礦井下巷道超前探測(cè)領(lǐng)域。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的主要目的在于，基于動(dòng)態(tài)定向電場(chǎng)激勵(lì)法煤巷綜掘超前探測(cè)方法，提供一種符合煤礦本質(zhì)安全、準(zhǔn)確可靠，可實(shí)現(xiàn)與掘進(jìn)機(jī)協(xié)同作業(yè)的礦用煤巷綜掘超前探測(cè)接收裝置。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種動(dòng)態(tài)定向電場(chǎng)激勵(lì)法煤巷綜掘超前探測(cè)接收裝置，它由前級(jí)信號(hào)處理模塊、斬波放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字鎖相放大模塊及單片機(jī)系統(tǒng)組成。激電信號(hào)依次通過前級(jí)信號(hào)處理模塊、斬波放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換電路后經(jīng)數(shù)字鎖相放大模塊處理送入單片機(jī)系統(tǒng)可完成高頻幅值、低頻幅值、高頻絕對(duì)相位、低頻絕對(duì)相位、視電阻率、視幅頻率等激電參數(shù)的測(cè)量；所述前級(jí)信號(hào)處理模塊包括輸入保護(hù)電路、前置放大電路、工頻陷波電路及低通濾波電路；所述斬波放大模塊包括斬波調(diào)制電路、程控放大電路、斬波解調(diào)電路、低通濾波電路；所述數(shù)字鎖相放大模塊采用FPGA芯片編程實(shí)現(xiàn)，芯片內(nèi)部包括同步時(shí)鐘模塊、數(shù)字正弦參考信號(hào)發(fā)生模塊、4路PSD模塊、4路可編程FIR數(shù)字濾波器組、2路矢量運(yùn)算模塊以及數(shù)字調(diào)制方波控制信號(hào)發(fā)生模塊；所述單片機(jī)系統(tǒng)包括微處理器、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、鍵盤模塊、通信模塊。

所述同步時(shí)鐘模塊為數(shù)字正弦參考信號(hào)發(fā)生模塊和數(shù)字調(diào)制方波控制信號(hào)發(fā)生模塊提供同一時(shí)鐘，從而保證數(shù)字正弦參考信號(hào)與數(shù)字調(diào)制方波控制信號(hào)嚴(yán)格同步；數(shù)字正弦參考信號(hào)發(fā)生模塊可以產(chǎn)生4路頻率與相位可調(diào)的正弦波參考信號(hào)，數(shù)字調(diào)制方波控制信號(hào)發(fā)生模塊可以產(chǎn)生2路頻率與相位可調(diào)的調(diào)制方波控制信號(hào)，產(chǎn)生的控制信號(hào)控制發(fā)射裝置產(chǎn)生雙頻調(diào)制方波電流。

所述數(shù)字正弦參考信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的數(shù)字正弦參考信號(hào)與數(shù)字調(diào)制方波控制信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的調(diào)制方波控制信號(hào)的頻率范圍為????????????????????????????????????????????????，頻率分辨率可到，相位范圍為，相位分辨率為。

本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)定向電場(chǎng)激勵(lì)法煤巷綜掘超前探測(cè)接收裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

1.????本實(shí)用新型進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了低頻噪聲、漂移以及失調(diào)的抑制，采用斬波放大技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻噪聲的抑制，提高了測(cè)量的精度。

2.????本實(shí)用新型采用數(shù)字四通道鎖相放大技術(shù)，避免模擬鎖相放大器輸出通道的直流放大器的工作特性隨時(shí)間變化的不穩(wěn)定性和由于溫度變化引起的溫度漂移帶來的干擾，只需一次測(cè)量，即可得到激發(fā)極化電位差高頻幅值、低頻幅值、高頻絕對(duì)相位、低頻絕對(duì)相位等四個(gè)參數(shù)，經(jīng)過一定運(yùn)算可得視幅頻率等其他參數(shù)，提高了測(cè)量效率及可靠性。