CN110568510A - 一种采面全长原位无线电波透视仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采面全长原位无线电波透视仪，包括地面监控中心、第一收发一体机、第二收发一体机、第一收发一体线圈、第二收发一体线圈，所述地面监控中心通过线缆与第一收发一体机和第二收发一体机联机，所述第一收发一体机通过线缆与第一收发一体线圈连接，所述第二收发一体线圈通过线缆与第二收发一体线圈连接，收发一体机主要由CPU、PWM调整发射电路、发射电压升降压电路、功率检测电路、接收信号调理电路、AGC控制电路、ADC采集电路、485通讯电路、以及电路中各个模块所需电压的电源电路组成，该种采面全长原位无线电波透视仪，减少人工参与的工作量，降低系统的探测误差，同时满足探测、监测的多方位探测需求。
Description
技术领域
本发明涉及矿井物探技术领域，具体为一种采面全长原位无线电波透视仪。
背景技术
众所周知，在煤矿生产过程中，预先探明采煤工作面的地质构造以保证采煤，特别是综采的顺利进行，是矿井地质工作的重要任务，随着采煤机械化程度的不断提高，要求在开采前探清地质构造及地质现象的程度也越来越高；无线电波透视仪具有携带轻便、操作简单、所需工作人员较少(只需4-5人)、分辨能力强、且工作效率高等特点，一直以来受到业内人士的重视，被广泛应用于煤炭及工程勘探等领域。
目前无线电波透视仪的施工方法如图1所示，发射机相对固定于某巷道事先确定好的发射点位置上，接收机在相邻巷道一定范围内逐点沿巷道观测场强值。又称定点交汇法。一般发射点距50米，接收点距10米。每一发射点，接收机可相应观测15～21个点。当一个发射点发射完成后，需要移动到下一个发射点，重复上面的步骤，直到一个巷道发射完成。接着上下巷道对换人员和设备，重复上面的步骤，直到双巷发射、接收完成。在这过程中存在如下缺陷：1、发射点在移动过程中，发射线圈容易形变，导致每个发射点发射功率差异大； 2、接收线圈移动过程中，接收线圈方向容易变化，导致接收点的值不稳定，波动大；3、每个发射点需人工调整谐振参数，增加现场施工难度以及施工时间；4、无法用于回采工作面的实时监测，为回采工作面的突发异常提供提前预报；5、双巷的收发过程需要交换，增加施工人员的工作量。
发明内容
为了解决上述缺陷，本发明提供了一种采面全长原位无线电波透视仪，减少人工参与的工作量，降低系统的探测误差，同时满足探测、监测的多方位探测需求。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为，一种采面全长原位无线电波透视仪，包括地面监控中心、第一收发一体机、第二收发一体机、第一收发一体线圈、第二收发一体线圈，所述地面监控中心通过线缆与第一收发一体机和第二收发一体机联机，所述第一收发一体机通过线缆与第一收发一体线圈连接，所述第二收发一体线圈通过线缆与第二收发一体线圈连接；
所述第一收发一体机包括：第一CPU、ADC采集电路、AGC控制电路、接收信号调理电路、功率检测电路、发射电压升降压电路、PWM 调制发射电路、第一485通讯模块、第一电源电路，所述第一电源电路与第一CPU、ADC采集电路、AGC控制电路、接收信号调理电路、功率检测电路、发射电压升降压电路、PWM调制发射电路、第一485 通讯模块连接，所述第一CPU与ADC采集电路、AGC控制电路、功率检测电路、发射电压升降压电路、PWM调制发射电路和第一485通讯模块连接，所述ADC采集电路与AGC控制电路连接，所述AGC控制电路与功率检测电路连接，所述功率检测电路与发射电压升降压电路连接，所述发射电压升降压电路与PWM调制发射电路连接，所述AGC控制电路与接收信号调理电路连接；
所述第一收发一体线圈包括：第二CPU、发射可变电容电路、接收可变电容电路、第二通讯模块、发射开关、接收开关、多匝线圈、发射信号输入、接收信号输出、第二电源电路，所述第二电源电路与第二CPU、发射可变电容电路、接收可变电容电路、第二485通讯模块、发射开关、接收开关、发射信号输入和接收信号输出连接，所述第二CPU与发射可变电容电路、接收可变电容电路、第二485通讯模块、发射开关和接收开关连接，所述发射可变电容电路与发射开关和发射信号输入连接，所述接收可变电容电路与接收开关和接收信号输出连接，所述发射开关和接收开关与多匝线圈连接。
优选的，第一CPU用于负责收发一体机的工作模式(发射/接收), 发射模式下的发射功率的自动调整，接收模式下信号的自动增益放大控制以及信号的采集、信号处理；所述PWM调制发射电路用于主要根据第一CPU的设置，输出对应频率的方波来驱动全桥发射/半桥发射；所述发射电压升降压电路用于主要根据第一CPU的设置，控制发射电压增大或者减小；所述功率检测电路用于检测发射电压的大小和电流大小；所述接收信号调理电路对高低通滤波提高抗干扰能力、提高输入端阻抗、降低输出端阻抗，实现输入信号的无损输入；所述AGC控制电路用于根据第一CPU的设置，实现信号的放大或者衰减；所述 ADC采集电路用于实现将模拟信号转成数值信号；所述第一485通讯模块用于负责和地面监控中心和收发一体线圈的通讯。
优选的，所述第二CPU用于负责收发一体线圈的工作模式(发射 /接收),控制发射开关和接收开关工作状态；所述发射信号输入用于将收发一体机输出的发射信号接入到收发一体线圈；所述接收信号输出将收发一体线圈收到的信号输出给收发一体机。
优选的，所述发射开关打开、接收开关关闭时，所述发射可变电容电路和多匝线圈形成LC谐振电路，实现信号的发射。
优选的，所述接收开关打开、发射开关关闭时，所述发射可变电容电路和多匝线圈形成LC选频电路，实现信号的接收。
优选的，所述第一收发一体线圈与第二收发一体线圈上下双巷布置。
本发明采用上述技术方案，有益效果包括：该种采面全长原位无线电波透视仪，仪器和线圈采用收发一体集成化，设备既能发射也能接收，无需上下巷交换收发，减少施工过程需要携带的设备和线缆数量，可以上下双巷全工作面的布置，实现回采工作面的实时监测和灾害的提前预报；同时系统架构灵活，可配置成传统探测方法的单点收发，也可配置成一发多收，或者多发多收；通过收发一体机内部的 CUP，发射功率自动调整无需人工参与调整，确保每个发射点的发射功率一致性，全程高自动化工作，无需施工人员全程参与，降低施工人员的施工强度。
附图说明
图1为本发明背景技术中无线电波透视仪施工方法示意图；
图2为本发明系统装置示意图；
图3为本发明收发一体机内部电路示意图；
图4为本发明收发一体线圈内部电路示意图。
图中：1-地面监控中心、2-第一收发一体机、21-第一CPU、22- ADC采集电路、23-AGC控制电路、24-接收信号调理电路、25-功率检测电路、26-发射电压升降压电路、27-PWM调制发射电路、28-第一485通讯模块、29-第一电源电路、3-第二收发一体机、4-第一收发一体线圈、41-第二CPU、42-发射可变电容电路、43-接收可变电容电路、44-第二485通讯模块、45-发射开关、46-接收开关、47- 多匝线圈、48-发射信号输入、49-接收信号输出、410-第二电源电路、 5-第二收发一体线圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作出进一步的说明。
实施例一：请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种采面全长原位无线电波透视仪，包括地面监控中心1、第一收发一体机2、第二收发一体机3、第一收发一体线圈4、第二收发一体线圈5，地面监控中心1通过线缆与第一收发一体机2和第二收发一体机3联机，第一收发一体机2通过线缆与第一收发一体线圈4连接，第二收发一体线圈5通过线缆与第二收发一体线圈5连接；
第一收发一体机2包括：第一CPU21、ADC采集电路22、AGC控制电路23、接收信号调理电路24、功率检测电路25、发射电压升降压电路26、PWM调制发射电路27、第一485通讯模块28、第一电源电路29，第一电源电路29与第一CPU21、ADC采集电路22、AGC控制电路23、接收信号调理电路24、功率检测电路25、发射电压升降压电路26、PWM调制发射电路27、第一485通讯模块28连接，第一 CPU21与ADC采集电路22、AGC控制电路23、功率检测电路25、发射电压升降压电路26、PWM调制发射电路27和第一485通讯模块28 连接，ADC采集电路22与AGC控制电路23连接，AGC控制电路23与功率检测电路25连接，功率检测电路25与发射电压升降压电路26 连接，发射电压升降压电路26与PWM调制发射电路27连接，AGC控制电路23与接收信号调理电路24连接；
第一收发一体线圈4包括：第二CPU41、发射可变电容电路42、接收可变电容电路43、第二485通讯模块44、发射开关45、接收开关46、多匝线圈47、发射信号输入48、接收信号输出49、第二电源电路410，第二电源电路410与第二CPU41、发射可变电容电路42、接收可变电容电路43、第二485通讯模块44、发射开关45、接收开关46、发射信号输入48和接收信号输出49连接，第二CPU41与发射可变电容电路42、接收可变电容电路43、第二485通讯模块44、发射开关45和接收开关46连接，发射可变电容电路42与发射开关 45和发射信号输入48连接，接收可变电容电路43与接收开关46和接收信号输出49连接，发射开关45和接收开关46与多匝线圈47连接。
第一CPU21用于负责收发一体机的工作模式(发射/接收),发射模式下的发射功率的自动调整，接收模式下信号的自动增益放大控制以及信号的采集、信号处理；PWM调制发射电路27用于主要根据第一CPU21的设置，输出对应频率的方波来驱动全桥发射/半桥发射；发射电压升降压电路26用于主要根据第一CPU21的设置，控制发射电压增大或者减小；功率检测电路25用于检测发射电压的大小和电流大小；接收信号调理电路24对高低通滤波提高抗干扰能力、提高输入端阻抗、降低输出端阻抗，实现输入信号的无损输入；AGC控制电路23用于根据第一CPU21的设置，实现信号的放大或者衰减；ADC 采集电路22用于实现将模拟信号转成数值信号；第一485通讯模块 28用于负责和地面监控中心1和收发一体线圈的通讯。
第二CPU41用于负责收发一体线圈的工作模式(发射/接收), 控制发射开关45和接收开关46工作状态；发射信号输入48用于将收发一体机输出的发射信号接入到收发一体线圈；接收信号输出49 将收发一体线圈收到的信号输出给收发一体机。
发射开关45打开、接收开关46关闭时，发射可变电容电路42 和多匝线圈47形成LC谐振电路，实现信号的发射。
接收开关46打开、发射开关45关闭时，发射可变电容电路42 和多匝线圈47形成LC选频电路，实现信号的接收。
第一收发一体线圈4与第二收发一体线圈5上下双巷布置，无需上下巷交换收发，减少施工过程需要携带的设备和线缆数量。
使用时，将收发一体线圈按照预定的施工方案布置在探测点上，形成上下双巷的布置，当使用探测模式时，通过内部预置的施工脚本，一侧的收发一体线圈发射开关打开、接收开关关闭时，发射可变电容电路和多匝线圈形成LC谐振电路，实现信号的发射，另一侧的收发一体线圈接收开关打开、发射开关关闭时，接收可变电容电路和多匝线圈形成LC选频电路，实现信号的接收，完成双巷的自动收发；当使用监控模式时，通过通讯线缆将双巷的收发一体机接到地面监控中心，有地面监控中心来控制双巷的收发；当收发一体机和收发一体线圈处于发射模式时，会通过内部的功率检测模块实现功率的自动调整，输出系统的最佳发射功率给收发一体线圈，实现信号的发射；当收发一体机和收发一体线圈处于接收模式时，收发一体线圈的信号输出给一体机后，会通过内部的AGC(自动增益控制)模块实现信号前端模拟调理的自动调整，使得信号接收达到最佳的信噪比。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
以上所述仅为本发明的固定、安装现有技术型的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种采面全长原位无线电波透视仪，其特征在于：包括地面监控中心(1)、第一收发一体机(2)、第二收发一体机(3)、第一收发一体线圈(4)、第二收发一体线圈(5)，所述地面监控中心(1)通过线缆与第一收发一体机(2)和第二收发一体机(3)联机，所述第一收发一体机(2)通过线缆与第一收发一体线圈(4)连接，所述第二收发一体线圈(5)通过线缆与第二收发一体线圈(5)连接；
所述第一收发一体机(2)包括：第一CPU(21)、ADC采集电路(22)、AGC控制电路(23)、接收信号调理电路(24)、功率检测电路(25)、发射电压升降压电路(26)、PWM调制发射电路(27)、第一485通讯模块(28)、第一电源电路(29)，所述第一电源电路(29)与第一CPU(21)、ADC采集电路(22)、AGC控制电路(23)、接收信号调理电路(24)、功率检测电路(25)、发射电压升降压电路(26)、PWM调制发射电路(27)、第一485通讯模块(28)连接，所述第一CPU(21)与ADC采集电路(22)、AGC控制电路(23)、功率检测电路(25)、发射电压升降压电路(26)、PWM调制发射电路(27)和第一485通讯模块(28)连接，所述ADC采集电路(22)与AGC控制电路(23)连接，所述AGC控制电路(23)与功率检测电路(25)连接，所述功率检测电路(25)与发射电压升降压电路(26)连接，所述发射电压升降压电路(26)与PWM调制发射电路(27)连接，所述AGC控制电路(23)与接收信号调理电路(24)连接；
所述第一收发一体线圈(4)包括：第二CPU(41)、发射可变电容电路(42)、接收可变电容电路(43)、第二485通讯模块(44)、发射开关(45)、接收开关(46)、多匝线圈(47)、发射信号输入(48)、接收信号输出(49)、第二电源电路(410)，所述第二电源电路(410)与第二CPU(41)、发射可变电容电路(42)、接收可变电容电路(43)、第二485通讯模块(44)、发射开关(45)、接收开关(46)、发射信号输入(48)和接收信号输出(49)连接，所述第二CPU(41)与发射可变电容电路(42)、接收可变电容电路(43)、第二485通讯模块(44)、发射开关(45)和接收开关(46)连接，所述发射可变电容电路(42)与发射开关(45)和发射信号输入(48)连接，所述接收可变电容电路(43)与接收开关(46)和接收信号输出(49)连接，所述发射开关(45)和接收开关(46)与多匝线圈(47)连接。
2.根据权利要求1所述的一种采面全长原位无线电波透视仪，其特征在于：第一CPU(21)用于负责收发一体机的工作模式(发射/接收),发射模式下的发射功率的自动调整，接收模式下信号的自动增益放大控制以及信号的采集、信号处理；所述PWM调制发射电路(27)用于主要根据第一CPU(21)的设置，输出对应频率的方波来驱动全桥发射/半桥发射；所述发射电压升降压电路(26)用于主要根据第一CPU(21)的设置，控制发射电压增大或者减小；所述功率检测电路(25)用于检测发射电压的大小和电流大小；所述接收信号调理电路(24)对高低通滤波提高抗干扰能力、提高输入端阻抗、降低输出端阻抗，实现输入信号的无损输入；所述AGC控制电路(23)用于根据第一CPU(21)的设置，实现信号的放大或者衰减；所述ADC采集电路(22)用于实现将模拟信号转成数值信号；所述第一485通讯模块(28)用于负责和地面监控中心(1)和收发一体线圈的通讯。
3.根据权利要求1所述的一种采面全长原位无线电波透视仪，其特征在于：所述第二CPU(41)用于负责收发一体线圈的工作模式(发射/接收),控制发射开关(45)和接收开关(46)工作状态；所述发射信号输入(48)用于将收发一体机输出的发射信号接入到收发一体线圈；所述接收信号输出(49)将收发一体线圈收到的信号输出给收发一体机。
4.根据权利要求1所述的一种采面全长原位无线电波透视仪，其特征在于：所述发射开关(45)打开、接收开关(46)关闭时，所述发射可变电容电路(42)和多匝线圈(47)形成LC谐振电路，实现信号的发射。
5.根据权利要求1所述的一种采面全长原位无线电波透视仪，其特征在于：所述接收开关(46)打开、发射开关(45)关闭时，所述发射可变电容电路(42)和多匝线圈(47)形成LC选频电路，实现信号的接收。
6.根据权利要求1所述的一种采面全长原位无线电波透视仪，其特征在于：所述第一收发一体线圈(4)与第二收发一体线圈(5)上下双巷布置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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