CN202502256U - 矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪，包括数据处理模块、信号接收模块、数据存储模块、显示模块和辅助模块。通过信号接收模块进行现场采掘工作面电磁辐射信号的采集，随时监控煤岩体内电磁辐射信号变化，并经数据处理模块和数据存储模块的协调配合，形成电磁辐射信号的快速处理、转换、分析和汇总后，显示在显示模块上。其结构不仅操作简单，采集速度快，采集效率高，而且还可随时现场采集不同环境下煤岩体的电磁辐射变化，为深入分析煤岩动力灾害与电磁辐射信号的关系提高大量、丰富的数据，为将来准确预报煤岩动力灾害和研究电磁辐射变化规律奠定基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪，属于煤矿技术领域。
背景技术
煤炭是我国重要的基础能源和重要原料，我国能源的67％都来自煤炭，煤炭在国民经济中具有重要的战略地位，其健康发展也是国民经济较快平衡发展的重要保障。煤岩动力灾害是煤岩体在载荷作用下变形破裂逐渐演化成突发性破坏或失稳的现象，具有动力效应和破坏性灾害后果，其具体表现形式为：冲击地压、煤与瓦斯突出、顶板冒落等。而我国大多数煤矿都是高瓦斯煤矿，煤岩动力灾害严重，特别是近年来，随着煤矿挖掘深度的不断增加，煤岩动力灾害事故时有发生，给生命、财产安全造成严重影响。于是，科学有效的对动力灾害进行监测、预警，就成为众多学者和安全工作者研究的焦点。
地球物理方法被认为是最有发展前途的预测煤矿动力灾害现象的方法。其中，电磁辐射就是地球物理方法中的一种新兴探测手段。煤岩电磁辐射是煤岩体受灾变形破裂过程中向外辐射电磁能量的一种现象，其与煤岩体的变形破裂密切相关。国内外学者利用此方法对煤岩动力灾害现象的产生机理及其预测、预报进行了不少研究，也取得了较大的成绩，但由于电磁辐射产生的机理十分复杂，还需要大量的研究工作去不断完善、充实，特别的是对井下煤岩体电磁辐射的传播和分布规律还缺乏深入的实验研究。因此，有效接收井下采掘工作面煤岩破坏过程中向外释放的电磁辐射信号，分析现场煤岩破坏过程与电磁辐射信号间的关系，提高电磁辐射法预测煤岩动力灾害技术的准确性就成为必然。而要深入研究这一问题，为研究电磁辐射变化规律提供充足的数据基础，设计一种高速采集仪器就成为解决此问题的关键。
发明内容
鉴于上述现有技术中的不足，本实用新型旨在提供一种能够简单、方便、灵活、高效地采集电磁辐射信号的矿用本安型高速采集仪，以满足对采掘工作面的采集需要，保证数据采集的准备性和实时性。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪，包括数据处理模块，以及分别与数据处理模块信号连通的信号接收模块、数据存储模块、显示模块和辅助模块。
所述数据处理模块为一个单片机，单片机负责对采集的信息进行收集、分析和处理。
所述信号接收模块包括顺序信号连通的天线、信号放大器和信号转换器；信号转换器的输出端连接在单片机上；天线随时采集电磁辐射信号，经信号放大器放大以及信号转换器的模数转换和电平转换后，最终将信号传送到单片机中。
所述数据存储模块用于数据的存储，数据存储模块包括分别与单片机信号连通的Flash存储器和SDRAM存储器。
所述显示模块为一个LCD显示屏，LCD显示屏与单片机信号连通。
所述辅助模块包括相互电连接的充电电池和稳压模块，稳压模块负责将电力传送到数据处理模块、信号接收模块、数据存储模块和显示模块。
矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪，还包括USB接口，USB接口与单片机信号连通。
所述天线为环状天线。
本实用新型所述的矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪，以相互信号连通的信号接收模块、数据存储模块、数据处理模块、显示模块和辅助模块构成高速采集仪主体，通过信号接收模块中的天线进行现场采掘工作面电磁辐射信号的采集，随时监控煤岩体内电磁辐射信号变化，并经数据处理模块和数据存储模块的协调配合，形成电磁辐射信号的快速处理、转换、分析和汇总后，显示在显示模块上。其结构不仅保证了采集速度和采集效率，还可现场随时采集不同环境、不同状态下煤岩体的电磁辐射变化，为深入分析煤岩动力灾害与电磁辐射信号的关系提高了大量、丰富的数据基础，为将来准确预报煤岩动力灾害和研究电磁辐射变化规律奠定了基础。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图1对本实用新型做进一步的描述：
本实用新型所述的矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪，包括数据处理模块、信号接收模块、数据存储模块、显示模块和辅助模块。数据处理模块作为高速采集仪的核心分别与信号接收模块、数据存储模块、显示模块和辅助模块信号连通，统一协调和控制各模块工作。
其中，数据处理模块负责对采集的信息进行收集、分析和处理，数据处理模块为一个单片机1，单片机1采用核心板+子板的模式，核心板是一块utu2440-F核心板，其CPU为S3C2440A，采用32bit的ARM920T内核，标称工作频率400MHz，其结果为：单片机1采集速率高，处理速度快。
数据存储模块用于单片机1处理过程中的数据存储，数据存储模块包括分别与单片机1信号连通的Flash存储器3和SDRAM存储器4，针对不同的处理过程，单片机1控制不同的存储器进行数据存储，保证单片机1读取数据快速、准确。
信号接收模块主要负责对采掘工作面的电磁辐射信号进行采集和转换，其包括顺序信号连通的天线9、信号放大器8和信号转换器7。天线9采用信号接收效果突出的环状天线，其能够测试不同环境下煤岩体的电磁辐射信号，包括主频、脉冲数等参数。信号转换器7的输出端则连接在单片机1上。通过环状的天线9随时采集电磁辐射信号，经信号放大器8放大，再经信号转换器7的模数转换和电平转换后，采集信号最终被传送到单片机1中，从而完成电磁辐射信号的随时采集和及时传送。
显示模块为一个LCD显示屏2，LCD显示屏2与单片机1为一体结构，并与单片机1信号连通，单片机1的信号采集和处理结果可直接在LCD显示屏2上显示，方便了操作和控制。
辅助模块主要负责电力保障，其包括相互电连接的充电电池6和稳压模块5，充电电池6通过稳压模块5分别为数据处理模块、信号接收模块、数据存储模块和显示模块提供电力，通过充、放电的形式保障电力供应。
当然，为方便使用，在矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪上还可设有外接的USB接口，USB接口与单片机信号连通，为后期数据存储和使用提供方便。
使用时，首先设置参数，确定信号采集范围；然后，将环状的天线9放置在采掘工作面附近，通过操控单片机1，对电磁辐射信号进行现场采集，采集的信号随时经放大、模数转换和电平转换后，被传送到单片机1中：最后，经单片机1与Flash存储器3及SDRAM存储器4协调配合和处理，采集信息最终被显示在LCD显示屏2上，从而完成电磁辐射信号数据的现场采集、分析、处理、汇总过程，保证了电磁辐射信号数据信息的可靠性、及时性和准确性，为深入研究煤岩动力灾害提供了丰富、大量的基础数据，有效推动了研究进程。
Claims (3)
1.矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪，其特征在于，包括数据处理模块，以及分别与数据处理模块信号连通的信号接收模块、数据存储模块、显示模块和辅助模块；
所述数据处理模块为一个单片机，单片机负责对采集的信息进行收集、分析和处理；
所述信号接收模块包括顺序信号连通的天线、信号放大器和信号转换器；所述信号转换器的输出端连接在单片机上；所述天线随时采集电磁辐射信号，经信号放大器放大以及信号转换器的模数转换和电平转换后，最终将信号传送到单片机中；
所述数据存储模块用于数据的存储，数据存储模块包括分别与单片机信号连通的Flash存储器和SDRAM存储器；
所述显示模块为一个LCD显示屏，LCD显示屏与单片机信号连通；
所述辅助模块包括相互电连接的充电电池和稳压模块，稳压模块负责将电力传送到数据处理模块、信号接收模块、数据存储模块和显示模块。
2.根据权利要求1所述的矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪，其特征在于，还包括USB接口，所述USB接口与单片机信号连通。
3.根据权利要求1或2所述的矿用本安型电磁辐射信号高速采集仪，其特征在于，所述天线为环状天线。
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|---|---|---|---|---|
| CN106054266A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-26 | 辽宁工程技术大学 | 一种岩体电磁辐射信号采集与处理装置及方法 |
| CN113917238A (zh) * | 2020-07-08 | 2022-01-11 | 北京科技大学 | 一种基于电磁辐射信号时域-频域特征的煤岩动力灾害监测预警方法 |
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