一种矿井音频电透视快速数据采集装置及数据采集方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种矿井音频电透视快速数据采集装置及数据采集方法，包括发射电极组、电极自动切换模块、信号发射电路、接收电极组、信号接收电路、信号处理电路以及微控制器集成电路；在工作面施工中采用电极自动切换模块，可快速切换发射电极进行信号发射以及信号采样，极大地提高了探测效率。本发明专利技术能实现发射电极任意自由选择，也可以按照顺序进行排序选择发射与接收，有利于信号的输出与输入管理，降低劳动强度，减少人工操作引起的出错的概率，能同时满足高精度和快速探测的要求。同时满足高精度和快速探测的要求。同时满足高精度和快速探测的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井音频电透视快速数据采集装置及数据采集方法


[0001]本专利技术属于矿井电法勘探技术，尤其涉及一种矿井音频电透视快速数据采集装置及数据采集方法。

技术介绍

[0002]矿井工作面回采过程中常常受到地下水的威胁，特别是水文地质条件比较复杂的矿井，时常受到矿井突水的威胁，必须探测地下水的赋存情况，消除水害。目前，矿井工作面水害的探测采用物探和钻探相结合的方法，确保矿井安全生产。由于地下各种岩(矿)石之间存在导电差异，影响着人工电场的分布形态。矿井音频电透视法就是利用专门的仪器在井下观测人工场源的分布规律来达到解决地质问题的目的。音频电透视是探测矿井工作面富水区最有效的物探方法。该方法沿矿井工作面两条巷道底板分别布置发射电极和接收电极，发射电极发射电流，接收电极组测量相邻电极间的电位值，通过该电位值可以反映工作面内部附近相对富水区的展布情况。
[0003]但目前音频电透发射端电极、接收端电极组都采用间隔一定距离人工跑极的方式，人员劳动强度大，施工效率低。随着电子技术发展及计算机软件水平的提高，这种人工跑极的施工方式已很难适应矿井工程的需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种矿井音频电透视快速数据采集装置及数据采集方法，以解决以往人工跑极带来的施工效率低下以及探测数据质量低等问题，能同时满足高精度和快速探测的要求。本专利技术施工效率高，可以在短时间内获取更多的数据量；采集装置灵活，可灵活变换采集装置，进行工作面内部探测；获取参数多，一次探测可以采集发射端供电电流、接收端电位差等信息；采集信号的信噪比高，一次供电，所有测量电极同步测量，获取整个电场信号，将该数据采集方法运用到工作面探测中可提高现场工作效率与效果。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：
[0006]一种矿井音频电透视快速数据采集装置，包括发射电极组、电极自动切换模块、信号发射电路、接收电极组、信号接收电路、信号处理电路以及微控制器集成电路；发射电极组与电极自动切换模块连接，电极自动切换模块与信号发射电路连接，接收电极组与信号接收电路连接，信号接收电路与信号处理电路连接，信号处理电路与微控制器集成电路连接；
[0007]所述电极自动切换模块用于实现发射电极组间自动切换发射信号；信号发射电路用于给发射电极供电，向煤/岩层发射固定频率的电流信号；信号接收电路用于测量接收电极之间的电位差；信号处理电路能对接收到的电流与电压信号进行数据信号处理；微控制器集成电路控制信号处理电路工作，信号通过信号处理电路处理后，再通过微控制器集成电路传输至接收机。
[0008]本专利技术还包括如下技术特征：
[0009]可选地，所述发射电极组和接收电极组分别布设在两条平行巷道中，发射电极组通过电缆与电极自动切换模块连接，电极自动切换模块与信号发射电路连接，信号发射电路与音频电透发射主机连接，发射主机能发射电流信号；接收电极组通过电缆与信号接收电路连接，信号接收电路与信号处理电路连接，信号处理电路与音频电透接收主机连接，接收主机能接收电压信号。
[0010]可选地，所述发射电极组包括发射电极组A和无穷远电极B且二者组成发射回路以产生发射信号；所述接收电极组有多组，多组接收电极组沿其所在巷道等间距依次布设，每组接收电极组包括接收电极M和N且二者连线垂直于其所在巷道。
[0011]可选地，所述发射电极组A包括沿其所在巷道依次等间距布设的发射电极组A1、A2、A3；所述接收电极组有三组：接收电极组1对应的接收电极M1和N1、接收电极组2对应的接收电极M2和N2、接收电极组3对应的接收电极M3和N3。
[0012]可选地，所述信号处理电路进行数据信号处理包括数据信号放大、信号滤波及程控增益放大。
[0013]可选地，所述电极自动切换模块包括三组开关、继电器K1、继电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6；每组开关分别与继电器K1、K2、K3连接；继电器K1与二极管D1、D2并联组成一路回路；继电器K2与二极管D3、D4并联组成一路回路；继电器K3与二极管D5、D6并联组成一路回路。
[0014]可选地，所述信号接收电路包括集成电路及电容和供电电源，集成电路包括5个管脚，其中：管脚1定义为IN，连接电容C1一端，电容C1第二端接地；管脚2定义为GND，管脚2接地，管脚3定义为SHD，管脚3连接供电电源；管脚4定义为BYP，管脚4连接电容C2一端，电容C2第二端连接供电电源；管脚5定义为OUT，管脚5连接电容C3一端，电容C3第二端接地。
[0015]可选地，所述信号处理电路包括集成电路U1、集成电路U2、集成电路U3、集成电路U4、电阻R1，发射电极组A和发射电极B分别连接集成电路U1管脚A、管脚B，接收电极M和N分别连接集成电路U4的管脚M、管脚N；发射电极组A和发射电极B之间连接电阻R1以进行电流分流保护；集成电路U1用于数据信号放大，集成电路U2用于程控增益放大，集成电路U3用于信号滤波；
[0016]所述集成电路U1管脚1定义为RO，连接集成电路U3管脚X0；集成电路U1管脚2定义为RE，集成电路U1管脚3定义为OE，集成电路U1管脚RE与管脚OE连接后与集成电路U2管脚2和管脚3连接；集成电路U1管脚4定义为DI并连接集成电路U3管脚Y0；集成电路U1管脚5接地，集成电路U1管脚8连接供电电源，集成电路U1管脚6定义为管脚B，集成电路U1管脚7定义为管脚A；集成电路U2管脚1定义为RO并连接集成电路U3管脚X1，管脚2定义为RE，管脚3定义为OE，集成电路U2管脚RE与管脚OE连接后与集成电路U1管脚2和管脚3连接；管脚4定义为DI并连接集成电路U3管脚Y1；管脚5接地，管脚8连接供电电源；集成电路U2管脚6定义为管脚B，集成电路U2管脚7定义为管脚A；集成电路U3的管脚VDD连接电源，管脚INH与管脚B连接后接地，管脚VEE与VSS连接后接地。
[0017]可选地，所述微控制器集成电路包括32个管脚，其中管脚3
‑
管脚6并联，管脚15连接MOSI，管脚16连接MSIO，管脚17连接PB5，管脚23连接PC0，管脚24连接PC1，管脚25连接PC2，管脚29连接RESET，管脚30连接RDD，管脚31连接PXD，管脚32连接PD2。
[0018]一种矿井音频电透视快速数据采集方法，该方法通过所述的矿井音频电透视快速数据采集装置实现，包括以下步骤：
[0019]步骤一、仪器上电运行，驱动信号发射电路、信号接收电路、电极自动切换模块开始运行，发射电极组通电，接收电极组等待接收电压信号；
[0020]步骤二、设定探测数据采集方式，根据需要选择工作面探测方式；
[0021]步骤三、监测发射电流通路是否正常，监测接收电流通路是否正常；
[0022]步骤四、设置发射电极组数、发射电极距；
[0023]步骤五、根据巷道现场条件，确定接收电极组数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井音频电透视快速数据采集装置，其特征在于，包括发射电极组、电极自动切换模块、信号发射电路、接收电极组、信号接收电路、信号处理电路以及微控制器集成电路；发射电极组与电极自动切换模块连接，电极自动切换模块与信号发射电路连接，接收电极组与信号接收电路连接，信号接收电路与信号处理电路连接，信号处理电路与微控制器集成电路连接；所述电极自动切换模块用于实现发射电极组间自动切换发射信号；信号发射电路用于给发射电极供电，向煤/岩层发射固定频率的电流信号；信号接收电路用于测量接收电极之间的电位差；信号处理电路能对接收到的电流与电压信号进行数据信号处理；微控制器集成电路控制信号处理电路工作，信号通过信号处理电路处理后，再通过微控制器集成电路传输至接收机。2.如权利要求1所述的矿井音频电透视快速数据采集装置，其特征在于，所述发射电极组和接收电极组分别布设在两条平行巷道中，发射电极组通过电缆与电极自动切换模块连接，电极自动切换模块与信号发射电路连接，信号发射电路与音频电透发射主机连接，发射主机能发射电流信号；接收电极组通过电缆与信号接收电路连接，信号接收电路与信号处理电路连接，信号处理电路与音频电透接收主机连接，接收主机能接收电压信号。3.如权利要求2所述的矿井音频电透视快速数据采集装置，其特征在于，所述发射电极组包括发射电极组A和无穷远电极B且二者组成发射回路以产生发射信号；所述接收电极组有多组，多组接收电极组沿其所在巷道等间距依次布设，每组接收电极组包括接收电极M和N且二者连线垂直于其所在巷道。4.如权利要求3所述的矿井音频电透视快速数据采集装置，其特征在于，所述发射电极组A包括沿其所在巷道依次等间距布设的发射电极组A1、A2、A3；所述接收电极组有三组：接收电极组1对应的接收电极M1和N1、接收电极组2对应的接收电极M2和N2、接收电极组3对应的接收电极M3和N3。5.如权利要求1所述的矿井音频电透视快速数据采集装置，其特征在于，所述信号处理电路进行数据信号处理包括数据信号放大、信号滤波及程控增益放大。6.如权利要求1所述的矿井音频电透视快速数据采集装置，其特征在于，所述电极自动切换模块包括三组开关、继电器K1、继电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6；每组开关分别与继电器K1、K2、K3连接；继电器K1与二极管D1、D2并联组成一路回路；继电器K2与二极管D3、D4并联组成一路回路；继电器K3与二极管D5、D6并联组成一路回路。7.如权利要求1所述的矿井音频电透视快速数据采集装置，其特征在于，所述信号接收电路包括集成电路及电容和供电电源，集成电路包括5个管脚，其中：管脚1定义为IN，连接电容C1一端，电容C1第二端接地；管脚2定义为GND，管脚2接地，管脚3定义为SHD，管脚3连接供电电源；管脚4定义为BYP，管脚4连接电容C2一端，电容C2第二端连接供电电源；管脚5定义为OUT，管脚5连接电容C3一端，电容C3第二端接地。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，张涛，宫浩，刘京科，王信文，王小波，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：