基于双通道调幅波的隧道超前探测系统及探测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双通道调幅波的隧道超前探测系统及探测方法，所述系统由信号发生模块、双路恒流源模块及光纤电流传感器构成。信号发生模块生成两路不同载波频率的调幅波，分别输入到两个恒流源模块，一路恒流源模块的输出电流直接接在护盾上，另一路逆向穿过传感光纤环后与第一路恒流源输出接在护盾的同一点上。传感光纤环缠绕在主驱动轴承上，恒流源模块的地接在隧道后方一定距离的锚杆上。光纤电流传感器的输出信号经过带通滤波、包络检波、A/D采样后同时得到护盾电流和刀盘电流。与传统的单向供电和交替法供电相比，本发明专利技术较好地解决了光纤电流传感器测量系数随时间变化的问题，提高了系统的探测可靠性。

Tunnel advanced detection system and detection method based on dual channel amplitude modulation wave

The invention discloses a tunnel lead detection system and a detection method based on dual channel amplitude modulation wave. The system is composed of a signal generating module, a double channel constant current source module and an optical fiber current sensor. The signal generating module generates two amplitude modulation waves with different carrier frequencies, which are input to two constant current source modules. The output current of one constant current source module is directly connected to the shield, and the output current of the other is connected to the shield at the same point as the output of the first constant current source through the sensing fiber loop. The sensing fiber ring is wound on the main drive bearing, and the constant current source module is connected to the anchor rod at a certain distance behind the tunnel. The output signal of the fiber optic current sensor is filtered by band-pass filter, envelope detection and A/D sampling, then the shield current and the cutter head current are obtained simultaneously. Compared with the traditional one-way power supply and the alternative power supply, the invention solves the problem that the measurement coefficient of the optical fiber current sensor changes with time, and improves the detection reliability of the system.

【技术实现步骤摘要】
基于双通道调幅波的隧道超前探测系统及探测方法
本专利技术属于地质超前探测
，更具体地，涉及一种采用双通道调幅波，同时对全断面隧道掘进机的护盾和刀盘电流进行测量的地质超前探测系统及探测方法。
技术介绍
电法探测是一种应用较广的地质勘测方法，该方法通过在地质体内施加强度一定，频率可调的电流，根据不同的地质体在电场下呈现的不同特征(电阻率和激发极化率)，来判断地质体的含水量或其他信息。2002年，德国GEO公司将该方法应用在隧道掘进机(TunnelBoringMachine，TBM)上，以TBM的刀盘和护盾，作为探测电极向地质体内输送电流，用于预报掘进方向上的地质状况，该方法在提高工程安全系数方面帮助较大。在实际工程中，人们往往更关心掘进方向上的地质状况，因此需要对刀盘电流的强度进行测量，但TBM的刀盘和护盾是通过主驱动轴承连接在一起，常规手段无法对刀盘和护盾之间进行绝缘并直接测量出刀盘电流。为此设计了光纤电流屏蔽隧道超前探测系统，测量时将光纤缠绕在主驱动轴承上，缠绕在主驱动轴承上的光纤形成传感光纤环，那么穿过传感光纤环的电流即可被测量出来，测量结果以测量电压U的形式表示U＝kI，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双通道调幅波的隧道超前探测系统，其特征在于，包括：信号发生模块、双路恒流源模块、光纤电流传感器及信号处理模块；所述信号发生模块，用于产生调制信号频率相同，载波频率不同的两路调幅波信号；所述双路恒流源模块，用于生成正比于所述两路调幅波信号电压的两路驱动电流信号，其中，第一路驱动电流信号连接到护盾上，第二路驱动电流信号逆向穿过传感光纤环后连接到护盾上；这两路驱动电流信号各自有一部分电流将穿过传感光纤环，并在其中产生不同载波频率的光信号。所述光纤电流传感器，用于将经过所述传感光纤环的输出光信号经过光电转换，得到包含两个载波频率的探测电信号；所述信号处理模块，用于将所述包含两个载波频率探测...

【技术特征摘要】
1.一种基于双通道调幅波的隧道超前探测系统，其特征在于，包括：信号发生模块、双路恒流源模块、光纤电流传感器及信号处理模块；所述信号发生模块，用于产生调制信号频率相同，载波频率不同的两路调幅波信号；所述双路恒流源模块，用于生成正比于所述两路调幅波信号电压的两路驱动电流信号，其中，第一路驱动电流信号连接到护盾上，第二路驱动电流信号逆向穿过传感光纤环后连接到护盾上；这两路驱动电流信号各自有一部分电流将穿过传感光纤环，并在其中产生不同载波频率的光信号。所述光纤电流传感器，用于将经过所述传感光纤环的输出光信号经过光电转换，得到包含两个载波频率的探测电信号；所述信号处理模块，用于将所述包含两个载波频率探测信号经过带通滤波分开，然后分别经过包络检波及A/D采样后得到两路测量电压信号，其中，所述两路测量电压信号中的第一路测量电压信号反映了刀盘电流的大小，所述两路测量电压信号中的第二路测量电压信号反映了护盾电流的大小。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述双路恒流源模块的两路恒流源输出信号的电流幅值相等均为I0，接在护盾的同一个连接点上。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一路测量电压信号为U1＝kI1，所述第二路测量电压信号为U2＝k(I0-I1)＝kI2，其中，I1为经过主轴承流向刀盘的电流，其反映了TBM前方地质体的地质信息，I2为从护盾流向岩石体的电流，其反映了侧方地质...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，於得奋，王琦玮，沈畅，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42