矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统和方法，矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统包括三维电子罗盘、控制板、显示器和电源板；其特征在于：所述三维电子罗盘中设置有三分量加速度传感器和地磁传感器；所述三维电子罗盘用于通过三分量加速度传感器和地磁传感器，对本安型瞬变电磁天线的方位角和俯仰角进行测量，将测量到的模拟信号转换成数字信号发送给控制板；所述的控制板控制三维电子罗盘测量瞬变电磁天线的方位角和俯仰角，同时对三维电子罗盘发送的测量数据进行存储和处理，得到瞬变电磁天线的方位角和俯仰角；本发明专利技术能够对天线姿态角进行自动测量，使用方便，可广泛应用于煤矿等领域。

Intrinsically safe mine transient electromagnetic antenna attitude angle measuring system and method

The invention discloses a mine intrinsically safe electromagnetic transient antenna attitude angle measuring system and method of mine intrinsically safe transient electromagnetic antenna attitude angle measurement system including three-dimensional electronic compass, control board, display board and power supply; it is characterized in that: three component acceleration sensor and magnetic sensor are arranged in the three-dimensional electronic compass; the three-dimensional electronic compass used by the three component acceleration sensor and magnetic sensor, azimuth and elevation of this type of transient electromagnetic antenna angle measurement will be measured by the analog signal is converted into digital signal sent to the control board; the control panel controls the three-dimensional electronic compass measuring transient electromagnetic antenna azimuth and elevation angle at the same time, send the measurement data of the three-dimensional electronic compass for storage and processing, get the azimuth angle and pitching angle of transient electromagnetic antenna; the The utility model has the advantages of automatic measurement of the antenna attitude angle and convenient use, and can be widely used in the fields of coal mines and the like.

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及瞬变电磁天线姿态角测量系统和方法，具体涉及矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统和方法。技术背景：在井下瞬变电磁探测中，对探测过程中天线的姿态角进行准确测量，是保证对隐蔽水害等低阻异常进行精确探测的关键。姿态角包括方位角和俯仰角等。如果在天线姿态角测量不准确，则会导致在后期视电阻率成图中，异常的位置出现偏差，进而导致后续探放钻无法打到准确位置。目前对井下瞬变电磁探测中天线姿态角测量主要有目测和坡度规测量。由于不需要携带任何设备，目测法被广泛应用于井下瞬变电磁探测中，但该方法误差大，不适用于井下瞬变电磁准确探测；采用坡度规对井下瞬变电磁天线姿态角进行测量，需要在每个探测方向，人工操作坡度规对天线角度进行测量，且无法实时测量，使用非常不方便，因此井下探测时使用较少。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题是提供矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统和方法。为了解决上述问题，本专利技术技术方案是，矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统，包括三维电子罗盘、控制板、显示器和电源板；其特点是：所述三维电子罗盘中设置有三分量加速度传感器和地磁传感器；所述三维电子罗盘用于通过三分量加速度传感器和地磁传感器，对本安型瞬变电磁天线的方位角和俯仰角进行测量，将测量到的模拟信号转换成数字信号发送给控制板；所述的控制板控制三维电子罗盘测量瞬变电磁天线的方位角和俯仰角，同时对三维电子罗盘发送的测量数据进行存储和处理，得到瞬变电磁天线的方位角和俯仰角；所述显示器用于对瞬变电磁天线的方位角和俯仰角数据进行显示；所述电源板用于为系统电路提供电源电压，同时对系统电路进行本安保护。本专利技术基于三轴重力加速度测量技术和地磁测量技术联用方式，计算出瞬变电磁天线姿态角。测量精度高，测量时间短，操作简便，通过控制板对姿态角信号进行处理并上传后，通过显示屏进行实时显示，使得井下瞬变电磁探测时，仪器操作人员能够实时了解天线姿态角信息，提高探测的准确性，适合我国煤矿区隐蔽水害精确探测的实际情况，同时采用符合2B标准的二级本安型保护电流对系统进行保护，符合《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》要求。根据本专利技术所述的矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统的优选方案，所述控制板包括复位电路、三分量电子罗盘接口电路、单片机控制电路、时序控制电路和LCD接口电路；所述三分量电子罗盘与三分量电子罗盘接口电路连接进行双工通信，三分量电子罗盘接口电路将三分量电子罗盘传输过来的方位角和俯仰角的数字信号传输给单片机控制电路；单片机控制电路8对收到的数字信号进行处理和存储，并与时序控制电路进行点对点相连；时序控制电路对显示器进行时序控制和数据传输；时序控制电路与LCD接口进行点对点连接；LCD接口电路将处理过的瞬变电磁方位角和俯仰角信号传输给显示器进行实时显示；复位电路将单片机复位信号发送给单片机控制电路；同时，当天线初始角度设定好后，复位电路将姿态角初始角度设置信号发送给单片机控制电路。本专利技术的第二个技术方案是：利用矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统测量瞬变电磁天线姿态角的方法，其特点是：包括如下步骤：第一步：打开井下瞬变电磁天线姿态测量系统电源；第二步：控制板自动向三维电子罗盘发送测量指令，第三步：三维电子罗盘中的三轴重力加速度计测量瞬变电磁天线当前的俯仰角，三维电子罗盘中的的地磁传感器测量瞬变电磁天线当前的方位角，三维电子罗盘将测量到的模拟信号转换成数字信号发送给控制板，控制板将该方位角和俯仰角信息进行处理和存储后，再发送给显示器，显示器对当前方位角和俯仰角进行显示；第四步：将天线调整到瞬变电磁探测指定的初始方向，利用三维电子罗盘中的地磁传感器测量瞬变电磁天线初始方向的方位角，并将测量到的模拟信号转换成数字信号发送给控制板，控制板记录此刻的方位角为初始方位角；第五步：将瞬变电磁天线调整到探测指定方向，三维电子罗盘中的三轴重力加速度计测量瞬变电磁天线当前的俯仰角，三维电子罗盘中的地磁传感器测量瞬变电磁天线当前的方位角，三维电子罗盘将测量到的模拟信号转换成数字信号发送给控制板，控制板将此刻测得的方位角减去初始方位角，则得到该探测指定方向的瞬变电磁天线的方位角，控制板将瞬变电磁天线在探测指定方向的方位角和俯仰角进行存储后，再发送给显示器。本专利技术所述的矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统和方法的有益效果是：本专利技术有效避免了人为探测误差；测量精度高，测量时间短，操作简便，成本低，能够对天线姿态角进行自动测量，通过显示屏进行实时显示，使得井下瞬变电磁探测时，仪器操作人员能够实时了解天线姿态角信息，提高探测的准确性，适合我国煤矿区隐蔽水害精确探测的实际情况，符合《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》要求；电源采用二级本安型保护电路，对系统电源进行保护，使得系统符合《煤矿安全规程》，可以在井下危险环境下安全作业，达到2B标准；因此，本专利技术满足了行业需求，填补了市场空白，有效保障了井下工作人员的生命安全，可广泛应用于煤矿等领域。附图说明图1为本专利技术所述的矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统原理图。图2为本专利技术瞬变电磁天线俯仰角测试原理图。图3为本专利技术瞬变电磁天线方位角测试原理图。图4为本专利技术控制板原理框图。图5为本专利技术电源板的其中一级保护电路原理框图。图6是本专利技术测量瞬变电磁天线姿态角的方法流程框图。具体实施方式参见图1和图4，矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统，包括包括三维电子罗盘1、控制板2、显示器3和电源板4；其中：所述三维电子罗盘1中设置有三分量加速度传感器和地磁传感器；所述三维电子罗盘1用于通过三分量加速度传感器和地磁传感器，对本安型瞬变电磁天线的方位角和俯仰角进行测量，将测量到的模拟信号转换成数字信号发送给控制板2；所述的控制板2控制三维电子罗盘测量瞬变电磁天线的方位角和俯仰角，同时对三维电子罗盘1发送的测量数据进行存储和处理；所述显示器3用于对方位角和俯仰角数据进行显示；所述电源板4用于为系统电路提供电源电压，同时对系统电路进行本安保护。在具体实施例中，所述控制板2包括复位电路6、三分量电子罗盘接口电路7、单片机控制电路8、时序控制电路9和LCD接口电路10；所述三分量电子罗盘1通过电缆与控制板2中的三分量电子罗盘接口电路7连接进行双工通信，三分量电子罗盘接口电路7将三分量电子罗盘传输过来的方位角和俯仰角的数字信号传输给单片机控制电路8；单片机控制电路8对收到的数字信号进行处理和存储，并与时序控制电路9进行点对点相连；时序控制电路9对显示器3进行时序控制和数据传输；时序控制电路9与LCD接口10进行点对点连接；LCD接口电路10将处理过的瞬变电磁方位角和俯仰角信号传输给显示器3进行实时显示；复位电路6将单片机复位信号发送给单片机控制电路8；同时，当天线初始角度设定好后，复位电路将姿态角初始角度设置信号发送给单片机控制电路8。参见图6，矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量的方法，包括如下步骤：第一步：打开井下瞬变电磁天线姿态测量系统电源；第二步：控制板自动向三维电子罗盘发送测量指令，第三步：三维电子罗盘中的三轴重力加速度计测量瞬变电磁天线当前的俯仰角，三维电子罗盘中的地磁传感器测量瞬变电磁天线当前的方位角，三维电子罗盘将测量到的模拟信号转换成数字信号发送给控制板本文档来自技高网...

【技术保护点】
矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统，包括三维电子罗盘(1)、控制板(2)、显示器(3)和电源板(4)；其特征在于：所述三维电子罗盘(1)中设置有三分量加速度传感器和地磁传感器；所述三维电子罗盘(1)用于通过三分量加速度传感器和地磁传感器，对本安型瞬变电磁天线的方位角和俯仰角进行测量，将测量到的模拟信号转换成数字信号发送给控制板(2)；所述的控制板(2)控制三维电子罗盘测量瞬变电磁天线的方位角和俯仰角，同时对三维电子罗盘(1)发送的测量数据进行存储和处理；得到瞬变电磁天线的方位角和俯仰角；所述显示器(3)用于对瞬变电磁天线的方位角和俯仰角数据进行显示；所述电源板(4)用于为系统电路提供电源电压，同时对系统电路进行本安保护。

【技术特征摘要】
1.矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统，包括三维电子罗盘(1)、控制板(2)、显示器(3)和电源板(4)；其特征在于：所述三维电子罗盘(1)中设置有三分量加速度传感器和地磁传感器；所述三维电子罗盘(1)用于通过三分量加速度传感器和地磁传感器，对本安型瞬变电磁天线的方位角和俯仰角进行测量，将测量到的模拟信号转换成数字信号发送给控制板(2)；所述的控制板(2)控制三维电子罗盘测量瞬变电磁天线的方位角和俯仰角，同时对三维电子罗盘(1)发送的测量数据进行存储和处理；得到瞬变电磁天线的方位角和俯仰角；所述显示器(3)用于对瞬变电磁天线的方位角和俯仰角数据进行显示；所述电源板(4)用于为系统电路提供电源电压，同时对系统电路进行本安保护。2.根据权利要求1所述的矿井本安型瞬变电磁天线姿态角测量系统，其特征在于：所述控制板(2)包括复位电路(6)、三分量电子罗盘接口电路(7)、单片机控制电路(8)、时序控制电路(9)和LCD接口电路(10)；所述三分量电子罗盘(1)与三分量电子罗盘接口电路(7)连接进行双工通信，三分量电子罗盘接口电路(7)将三分量电子罗盘传输过来的方位角和俯仰角的数字信号传输给单片机控制电路(8)；单片机控制电路8对收到的数字信号进行处理和存储，并与时序控制电路(9)进行点对点相连；时序控制电路(9)对显示器(3)进行时序控制和数据传输；时序控制电路(9)与LCD接口(10)进行点对点连接；LCD接口电路(10)将处理过的瞬变电磁天线的方位角和俯仰角信号传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴燕清，许洋铖，康厚清，李云波，胡万利，田西方，覃海明，马少杰，邓楠，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50