[發(fā)明專利]一種智能可變接入電阻的礦用電法監(jiān)測場源發(fā)射裝置

在審

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• 申請日: 2022-12-01
• 公開（公告）號: CN115793063A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王冰純;魯晶津;范濤;崔偉雄;段建華;閆文超;叢琳;南漢晨
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工西安研究院（集團）有限公司
• 主分類號: G01V3/02
• 分類號: G01V3/02
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王芳

本發(fā)明公開了一種智能可變接入電阻的礦用電法監(jiān)測場源發(fā)射裝置及方法，包括嵌入式中控模塊、步進電機驅(qū)動器、步進電機、圓盤可調(diào)滑動變阻器、電法場源信號發(fā)射模塊、開關(guān)矩陣模塊、MOSFET開關(guān)、取樣電阻和監(jiān)測電極組；所述嵌入式中控模塊分別連接步進電機驅(qū)動器、電法場源信號發(fā)射模塊、開關(guān)矩陣模塊、MOSFET開關(guān)和取樣電阻；所述步進電機驅(qū)動器、步進電機和圓盤可調(diào)滑動變阻器依次連接；開關(guān)矩陣模塊連接電法場源信號發(fā)射模塊；所述取樣電阻、MOSFET開關(guān)、開關(guān)矩陣模塊、圓盤可調(diào)滑動變阻器和監(jiān)測電極組依次首尾相接組成發(fā)射回路。本發(fā)明能夠自動調(diào)節(jié)發(fā)射回路中的接入電阻，使發(fā)射電流始終穩(wěn)定在接近本安限流值以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地球物理勘探及監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能可變接入電阻的礦用電法監(jiān)測場源發(fā)射裝置。

背景技術(shù)

電法監(jiān)測技術(shù)因其對煤巖電阻率變化較敏感，在煤層采動破壞和水害監(jiān)測中得到了廣泛應(yīng)用。在煤礦井下進行電法監(jiān)測時，為了獲得可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，需要提供大功率的電法場源信號。然而，在煤礦井下這一特殊的，充盈爆炸性氣體的危險環(huán)境下，電法場源功率受到嚴格限制，即發(fā)射場源信號必須滿足本質(zhì)安全的要求，以保證發(fā)射回路再出現(xiàn)短路等故障下，其釋放的能量仍不足以點燃爆炸性氣體。

目前，為了滿足本安要求，一般采用的技術(shù)方法是場源發(fā)射部分設(shè)置為高壓、定電壓發(fā)射，開啟發(fā)射輸出后檢測發(fā)射回路的電流值，在檢測到電流值超過本安電流限定值時，通過比較電路及開關(guān)電路切斷發(fā)射回路。然而，在進行電法監(jiān)測任務(wù)時，場源信號需要在所有監(jiān)測電極間切換，且由于監(jiān)測周期較長，不同場源發(fā)射電極間的接地電阻差異較大且隨時間變化，為了使發(fā)射回路正常工作，現(xiàn)有技術(shù)會根據(jù)采前測試情況在發(fā)射輸出端與發(fā)射電極之間串接一個較大且固定阻值的接入電阻，使發(fā)射回路的電流值始終穩(wěn)定在本安限流值以下。采用這種固定阻值接入電阻的方式，受操作人員主觀影響較大，且不能靈活根據(jù)不同發(fā)射電極間的大地電阻變化進行自動調(diào)節(jié)，從而無法充分利用本安限制下的最大功率輸出，導(dǎo)致監(jiān)測場源能量無法最大化加載至目標監(jiān)測地質(zhì)體來獲得盡可能好的場源響應(yīng)信號，影響數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，從而影響反演解釋的準確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利的目的是提供一種智能可變接入電阻的礦用電法監(jiān)測場源發(fā)射裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)不能靈活根據(jù)不同發(fā)射電極間的大地電阻變化進行自動調(diào)節(jié)導(dǎo)致反演解釋準確性不高的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種智能可變接入電阻的礦用電法監(jiān)測場源發(fā)射裝置，包括嵌入式中控模塊、步進電機驅(qū)動器、步進電機、圓盤可調(diào)滑動變阻器、電法場源信號發(fā)射模塊、開關(guān)矩陣模塊、MOSFET開關(guān)、取樣電阻和監(jiān)測電極組；其中，所述嵌入式中控模塊分別連接步進電機驅(qū)動器、電法場源信號發(fā)射模塊、開關(guān)矩陣模塊、MOSFET開關(guān)和取樣電阻；所述步進電機驅(qū)動器、步進電機和圓盤可調(diào)滑動變阻器依次連接；開關(guān)矩陣模塊連接電法場源信號發(fā)射模塊；所述取樣電阻、MOSFET開關(guān)、開關(guān)矩陣模塊、圓盤可調(diào)滑動變阻器和監(jiān)測電極組依次首尾相接組成發(fā)射回路。

進一步的，所述電法場源信號發(fā)射模塊包括升壓DC-DC模塊、信號隔離器和全橋變換電路；其中，所述升壓DC-DC模塊、信號隔離器分別連接全橋變換電路，信號隔離器連接嵌入式中控模塊；所述全橋變換電路的輸出端子A和輸出端子B連接由開關(guān)矩陣模塊選通的監(jiān)測電極組中監(jiān)測電極中的一對電極。

進一步的，所述升壓DC-DC模塊為HZD10C-07S100 DC-DC轉(zhuǎn)換器，信號隔離器為MAX22517雙通道數(shù)字隔離器，全橋變換電路為MTI85W100GC三相全橋變換器。

進一步的，所述開關(guān)矩陣模為32x4中密度矩陣開關(guān)模塊。

進一步的，所述監(jiān)測電極組中包括32個監(jiān)測電極。

另一方面，本發(fā)明還公開了一種礦用電法監(jiān)測場源發(fā)射方法，采用上述本發(fā)明的智能可變接入電阻的礦用電法監(jiān)測場源發(fā)射裝置，具體包括以下步驟：

步驟一：將圓盤可調(diào)滑動變阻器置于初始狀態(tài)；