矿用自动微震震源制造技术

本发明专利技术提供一种矿用微震震源。利用单片机产生脉冲信号控制本安型三通电磁阀工作，使压缩空气驱动气锤，击打铜垫板，产生微震；气锤用三角架和锚杆固定在巷道围岩上。震源系统锤击的周期从10秒到1000秒可调，产生的震源信号一致性好，系统结构简单牢固，可广泛的应用于各类矿山的微震探测领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微震震源，具体涉及一种微震法在矿山探测领域应用时的自动微震震源。
技术介绍
微震法作为一种重要的地球物理方法在矿井探测、地质灾害预防中起着重要的作用。微震监测系统在地质探测时，需要在特定点产生微震，利用传感器对微震信息进行采集、分析和判断，达到确定震源位置，探测未知岩层结构等目的。由于矿井内部情况复杂多变，目前震源产生大多采用人工锤击的方式，在锤击力度、角度、位置精确度等方面具有很大的不确定性，而且耗时耗力；因此，能够在矿井内部准确、简单的产生所需微震震源对微震法在矿山探测领域的推广应用具有重要的作用。针对上述情况，本专利技术设计了一种自动微震震源。利用单片机产生10HZ-0.001HZ的信号控制电磁阀工作，使压缩空气驱动气锤，击打铜垫板，产生微震；气锤用三角架和锚杆固定在巷道。震源系统锤击的周期从10秒到1000秒可调，产生震源时间可控，锤击角度、力度能精确控制，产生的震源信号一致性高，系统结构简单牢固，在巷道顶板、底板均可产生微震震源，可广泛的应用于各类矿山的微震探测领域。
技术实现思路
本专利技术提供一种矿用自动微震震源，通过单片机和电磁阀控制气锤，产生可控微震震源，系统结构简单，使用方便，控制精度高。矿用自动微震震源装置包括三个主要部分，分别是控制器部分，气锤部分和固定支架部分。所述控制器部分以单片机为核心，键盘电路、显示电路和电磁阀构成外围电路。其中键盘为3 X 3矩阵扫描键盘，单片机内部包括扫描模块、译码模块和防抖动模块。9个按键功能分别为确定(Kl)，千位(K2)，百位(K3)，十位(K4)，个位(K5)，+1 (K6)，— I (K7)，模式(K8)，复位(K9)，其中K8键的模式包括两种，一种是定时模式，输入发生微震的时间，此时输入的数值单位是分钟，最大值可达9999;一种是周期模式，输入产生的微震周期，此时输入的数值单位是秒，最大值为1000。在输入数值键后如果没有按确定键，则5秒后恢复原来的设置。键值被单片机接收后，将由定时器产生相应时间脉冲，控制电磁阀工作。显示屏为320X240点阵的TFT3.5寸彩色液晶屏，串口通信模式，屏幕显示为键盘输入的内容。在设定定时模式时显示当前输入的定时时间，同时该时间会闪烁，表示正在设定中；在设定频率模式时显示当前输入的微震周期，同时该时间会闪烁。按确定键后显示所有设定的内容，便于使用者了解当前装置的工作状态。电磁阀为矿用本安型三通电磁阀。其结构为一进一出常开式，接口 I为压缩空气入口，接口 2为气室入口，接口 3为连接外部空气。当电磁阀通电时，接口 I通接口 2，接口 3关闭，此时压缩空气会进入气锤的气室，对活塞产生压力；当电磁阀断电时，接口 2通接口 3，接口 I关闭，压缩空气不会进入气室，同时气室和外部气压一致。所述气锤部分由外壳、气室、锤头、活塞、磁铁和复位弹簧构成。活塞和锤头为一体，当气室内没有气压时，磁铁和活塞紧紧的吸附在一起。活塞缸体下部为非封闭状态，当活塞向下运动时，缸体内的气体向下排出。当电磁阀通电时，压缩空气进入密闭气室，当产生的压力足够大，在气压的作用下，使得活塞高速脱离磁铁，锤头向下高速运动，击打铜垫板，产生微震。此时电磁阀断电，压缩空气排出，气室内无气压。当击打完成后，在复位弹簧的作用下，活塞向上弹出，在磁铁的吸引下，活塞被重新吸附在一起，一次微震产生完成。所述固定支架部分由三角支架和铜垫板构成。三角支架和铜垫板均由销杆固定在巷道围岩上。三角支架由钢材料构成，和气锤的外壳焊接在一起，其目的为固定气锤，使其不会产生移动。铜垫板为铜材料构成，击打时不会产生火花，固定后中心对应气锤的锤头部分。由于本专利技术采用以上技术方案，通过控制器产生可控脉冲，控制三通电磁阀的工作状态，由压缩空气使气锤锤头产生高速运动，击打垫板产生微震，系统结构简单，可靠性高，锤击角度、力度精确，为微震法探测系统提供可靠震源。【附图说明】通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。附图中一些元件的参数可以改变，产生的震动效果略有不同。图1为可控震源整体结构图，图2为控制部分电气结构图，图3为震源结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的说明:专利技术提供的矿用微震震源如附图所示。图1中控制器以单片机为核心，胶风管满足气源气压和矿用产品的要求。控制器部分与固定支架部分的距离与控制器产生的脉冲宽度有关。固定支架与气锤部分牢固结合，铜垫板与气锤锤头的距离可调，当系统工作一段时间后，垫板与锤头距离变大，需调整二者的距离减小，使产生的微震震源变强。图2中控制部分电器满足本质安全的要求。单片机型号可变，与外围元件的接口可变。键盘采用矩阵扫描原理，9个按键的功能不变，产生的脉冲宽度根据气源压力、胶风管的长度、气室的体积等进行调整，当需要的压力较大时，脉宽较宽，反之脉宽较窄。液晶显示屏为320X240点阵的TFT3.5寸彩色液晶屏，串口通信模式。电磁阀为本质安全型常开式三通电磁阀，满足高频工作状态。图3中气锤部分外壳与固定支架牢固结合，不会产生移动。断电时活塞吸附在磁铁上，通电后当气压满足要求后气锤向下高速运动，缸体内的气体向外排出，锤头击打铜垫板。此时电磁阀关闭，气室内气体排出，气压与外部一致，复位弹簧使活塞反向移动，在磁铁的磁力作用下活塞与气体重新吸附在一起。综上所述，本方法采用极为简单的电路和机械部件实现了自动可控微震震源。熟悉本领域的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围情况下，都可利用上述方法和
技术实现思路
对本专利技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施，这并不影响本专利技术的实质内容，凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本专利技术技术方案保护的范围内。【主权项】1.所述的矿用自动微震震源能在控制器作用下自动产生微震，且符合矿用产品要求； 所述控制器部分能由单片机产生控制脉冲信号，控制电磁阀在导通和关闭之间切换工作； 所述气锤部分能在压缩空气的作下使锤头脱离磁铁的吸引，高速撞击垫板，产生震动，气压消除后能自动复位； 所述固定支架部分由三角支架构成，支架与气锤外壳焊接牢固，通过锚杆的作用将气锤与巷道围岩牢固连接。2.根据权利要求1所述的控制器部分，其特征在于，单片机接收键盘输入信息，产生对应的脉冲信号；脉冲信号的变化控制三通电磁阀的工作状态的变化；同时液晶显示屏显示对应的控制信息。3.根据权利要求1所述的气锤部分，其特征在于，气室在压缩空气未进入时气压与外部一致，磁铁与活塞紧密吸附；电磁阀连通后气室封闭，当气压大于一定值后活塞脱离磁铁，高速运动，缸体气体排出，锤头击打铜垫板，产生微震；然后三通电磁阀将气室内高压气体排出，活塞在复位弹簧和磁铁的共同作用下复位，与磁铁紧密吸附。4.根据权利要求1所述的固定支架部分，其特征在于，由三角支架构成固定支架，与气锤的上下两端外壳牢固焊接，支架通过锚杆与巷道围岩固定；铜垫板通过锚杆与巷道围岩连接，与气锤锤头距离可调。【专利摘要】本专利技术提供一种矿用微震震源。利用单片机产生脉冲信号控制本安型三通电磁阀工作，使压缩空气驱动气锤，击打本文档来自技高网...

【技术保护点】
所述的矿用自动微震震源能在控制器作用下自动产生微震，且符合矿用产品要求；所述控制器部分能由单片机产生控制脉冲信号，控制电磁阀在导通和关闭之间切换工作；所述气锤部分能在压缩空气的作下使锤头脱离磁铁的吸引，高速撞击垫板，产生震动，气压消除后能自动复位；所述固定支架部分由三角支架构成，支架与气锤外壳焊接牢固，通过锚杆的作用将气锤与巷道围岩牢固连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭来功，欧阳名三，荣梦雨，黄莹莹，林盛彬，唐海，周鹏，程建朋，陶文益，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34