專利名稱：礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦井物探相關(guān)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置。
背景技術(shù)：
礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置一般包括發(fā)射線圈、發(fā)射裝置、接收線圈及接收裝置，所述發(fā)射線圈通過發(fā)射線圈插頭連接至發(fā)射裝置，接收線圈通過接收線圈插頭及信號通道之后連接至接收裝置。發(fā)射線圈和接收線圈一般由礦用通訊電纜繞制，發(fā)射線圈連接發(fā)射裝置用于發(fā)射瞬變激勵場(一次場)；接收線圈連接接收裝置用于接收地質(zhì)體渦流場(二次場)，實現(xiàn)對地質(zhì)體的信息探測。通常礦用瞬變電磁儀所接收到的二次場信號波形，可分為早、中、晚三個階段，早期信號所反映的是淺層的地質(zhì)體信息，晚期信號所反映的是深部的地質(zhì)體信息。以2. 5Hz雙極性矩形發(fā)射電流為例，當(dāng)發(fā)射電流為1-3A時，早期信號的時間段在0-600US，幅值一般在1-5V，晚期的時間段在10 - 1000 ms信號一般在50_500uV，接收信號呈指數(shù)衰減，由于早期信號與晚期信號的幅值差2個數(shù)量級，如果接收通道動態(tài)范圍不夠大的話，早期信號可能被削波；如果采用寬動態(tài)、高增益的放大電路，不但增加研發(fā)難度，還會加大儀器成本。因此如何在不改變接收通道的動態(tài)范圍等條件下，更加有效地接收淺部地質(zhì)體信息和深部地質(zhì)體信息，是目前面臨的一個重要難題。另外，瞬變電磁儀的測量裝置因受煤礦井下的環(huán)境條件的限制，通常采用同點裝置，同點裝置分為重疊回線和中心回線兩種類型。當(dāng)發(fā)射線圈與接收線圈邊長相同、互相重疊時，稱為重疊回線裝置；當(dāng)接收線圈邊長小于發(fā)射線圈邊長時，稱為中心回線裝置。接收線圈接收地質(zhì)體二次場信號的質(zhì)量好壞取決于1、接收線圈自身的匝數(shù)、邊長、線徑、電感量、分布電容、帶寬等參數(shù)；2、回線裝置的結(jié)構(gòu)。瞬變電磁儀的激發(fā)場的波形一般為雙極性矩形脈沖，由于發(fā)射電流關(guān)斷總是需要一段時間，關(guān)斷時間一般在5-500US范圍內(nèi)。且由于重疊回路裝置的發(fā)射線圈和接收線圈之間耦合度高，發(fā)射線圈的關(guān)斷電流就會影響到接收線圈感應(yīng)的二次場，二次場早期信號會產(chǎn)生畸變，就會影響到瞬變電磁儀對淺部地質(zhì)體探測。但由于受煤礦井下地理條件限制，發(fā)射線圈不可能用很大的邊長，一般都小于3米。如果采用中心回線裝置，接收線圈的邊長會小于I米，接收線圈的有效面積就會減少，會嚴(yán)重影響接收信號幅值。若加大接收線圈的匝數(shù)雖然可以有效提高接收有效面積，但是接收線圈的電感量就會加大，無法達(dá)到GB3836. 4-2010《爆炸性環(huán)境第4部分由本質(zhì)安全型“i”保護(hù)的設(shè)備》中規(guī)定的本質(zhì)安全電路不發(fā)生火花點燃要求。另外，瞬變電磁儀的激發(fā)場的波形一般為雙極性矩形脈沖，由于發(fā)射線圈自身電感的存在，在發(fā)射電流的開啟和關(guān)斷時，發(fā)射線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該感應(yīng)電動勢在本質(zhì)安全火花實驗中可能發(fā)生火花點燃。往往無法達(dá)到GB3836. 4-2010《爆炸性環(huán)境第4部分由本質(zhì)安全型“i”保護(hù)的設(shè)備》中規(guī)定的本質(zhì)安全電路不發(fā)生火花點燃要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以在不改變接收通道的動態(tài)范圍等條件下，通過避免早期信號被削波，有效地接收淺部地質(zhì)體信息；通過忽略早期信號削波造成的畸變，只關(guān)注晚期信號，有效地接收深部地質(zhì)體信息的的礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置。本發(fā)明的另一目的是在不改變接收線圈的線徑、匝數(shù)等條件下，提供一種發(fā)射線圈和接收線圈之間耦合度較低，發(fā)射線圈的關(guān)斷電流對接收線圈感應(yīng)的二次場影響很小，二次場早期信號不會產(chǎn)生畸變，不會影響到對淺部地質(zhì)體探測的礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置。本發(fā)明的另一目的是提供在不改變發(fā)射線圈的線徑、匝數(shù)、邊長等條件下，使得發(fā)射線圈要達(dá)到規(guī)定的本質(zhì)安全電路不發(fā)生火花點燃要求礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置，包括發(fā)射線圈、發(fā)射裝置、接收線圈及接收裝置，所述發(fā)射線圈通連接至發(fā)射裝置，接收線圈兩端設(shè)有接收線圈插頭，其特征在于還包括第一接收插座、第二接收插座、衰減器和信號通道，所述第一接收插座通過衰減器與信號通道連接，第二接收插座直接與信號通道連接，第一接收插座、第二接收插座均可與接收線圈插頭相匹配單獨連接，再通過信號通道連接至接收裝置。當(dāng)接收線圈插頭插在第一接收插座上時，接收線圈的二次場信號由第一接收插座通過衰減器后進(jìn)入信號通道，避免了早期信號被削波，可以有效地接收淺部地質(zhì)體信息；
當(dāng)接收線圈插頭插在第二接收插座上時，接收線圈的二次場信號由第二接收插座直接進(jìn)入信號通道，忽略早期信號的畸變，只關(guān)注晚期信號，采用低噪聲、高增益的放大電路，有效地接收深部地地質(zhì)體信息。所述礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置，其特征在于所述發(fā)射線圈和接收線圈之間還包括若干固定塊，所述接收線圈的邊長比發(fā)射線圈邊長短30-300mm，所述發(fā)射線圈和接收線圈中心點重合，并通過固定塊固定設(shè)置于發(fā)射線圈與接收線圈之間組成準(zhǔn)重疊回線裝置。所述固定塊用塑膠或尼龍制作，固定塊上設(shè)有用于固定接收線圈和發(fā)射線圈的間距的平行小槽，用于固定接收線圈和發(fā)射線圈的間距，保證發(fā)射線圈和接收線圈中心點重合，組成準(zhǔn)重疊回線裝置。所述礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置，其特征在于所述發(fā)射裝置與發(fā)射線圈之間還包括阻尼電阻和二個方向相反串聯(lián)的齊納二極管，所述阻尼電阻和二個方向相反串聯(lián)的齊納二極管并聯(lián)在線圈的兩端之間；所述阻尼電阻R，當(dāng)發(fā)射電流關(guān)斷時刻，線圈所儲存的電能通過阻尼電阻快速泄放，防止火花點燃；齊納二極管正向壓降和反向?qū)妷褐托∮诒举|(zhì)安全火花實驗所規(guī)定的不產(chǎn)生火花點燃電壓值。本發(fā)明具有的有益效果是1、通過設(shè)有的二個接收插座，其中第一接收插座與信號通道之間增加一個衰減器，避免早期信號被削波，可以有效地接收淺部地質(zhì)體信息；第二接收插座直接與信號通道連接，忽略早期信號的畸變，只關(guān)注晚期信號，可有效地接收深部地質(zhì)體信息；只要增加插座和衰減器，就可以針對不同的深度做相應(yīng)的探測質(zhì)體信息。2、在不改變接收線圈的線徑、匝數(shù)等條件下，接收線圈的邊長比發(fā)射線圈邊長短，這樣發(fā)射線圈和接收線圈不會重疊，發(fā)射線圈和接收線圈之間耦合度就較低，發(fā)射線圈的關(guān)斷電流對接收線圈感應(yīng)的二次場影響很小，二次場早期信號就不會產(chǎn)生畸變，就不會影響到瞬變電磁儀對淺部地質(zhì)體探測；由于接收邊長才短30-300mm，所以不用增加接收線圈的匝數(shù)就能保證有效接收面積減少量很小，對接收信號幅值影響較小，又可以不發(fā)生火花點燃。3、在發(fā)射一次場期間，電流的波形為雙極性矩形脈沖，電流最大值可以達(dá)到數(shù)安培；由于發(fā)射線圈自身電感的存在，在發(fā)射電流的開啟和關(guān)斷時，發(fā)射線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該感應(yīng)電動勢可能會發(fā)生火花點燃。而在線圈二端接二個方向相反的齊納二極管D1、D2，齊納二極管正向壓降和反向?qū)妷褐托∮诒举|(zhì)安全火花實驗所規(guī)定的不產(chǎn)生火花點燃電壓值。在發(fā)射電流開啟或關(guān)斷時刻，如果產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢超過本質(zhì)安全電路標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的不產(chǎn)生火花點燃電壓值，齊納二極管反向?qū)?，抑制了感?yīng)電動勢尖峰，防止火花點燃。線圈二端接阻尼電阻R，當(dāng)發(fā)射電流關(guān)斷時刻，線圈所儲存的電能通過阻尼電阻快速泄放，防止火花點燃。因此可以實現(xiàn)在不改變發(fā)射線圈的線徑、匝數(shù)、邊長等條件下，使得礦用瞬變電磁儀的發(fā)射線圈要達(dá)到GB3836. 4-2010《爆炸性環(huán)境第4部分由本質(zhì)安全型“ i ”保護(hù)的設(shè)備》中規(guī)定的本質(zhì)安全電路不發(fā)生火花點燃要求。


下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1是礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置的本質(zhì)安全保護(hù)電路的連接示意圖。
具體實施例方式如圖1，是本發(fā)明所述一種礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置，包括發(fā)射線圈、發(fā)射裝置、接收線圈及接收裝置，所述發(fā)射線圈通連接至發(fā)射裝置，接收線圈兩端設(shè)有接收線圈插頭，還包括第一接收插座1、第二接收插座2、衰減器和信號通道，所述第一接收插座I通過衰減器與信號通道連接，第二接收插座2直接與信號通道連接，第一接收插座1、第二接收插座2均可與接收線圈插頭相匹配單獨連接，再通過信號通道連接至接收裝置。當(dāng)接收線圈插頭插在第一接收插座I上時，接收線圈的二次場信號由第一接收插座I通過衰減器后進(jìn)入信號通道，避免了早期信號被削波，可以有效地接收淺部地質(zhì)體信息；
當(dāng)接收線圈插頭插在第二接收插座2上時，接收線圈的二次場信號由第二接收插座2直接進(jìn)入信號通道，忽略早期信號的畸變，只關(guān)注晚期信號，采用低噪聲、高增益的放大電路，有效地接收深部地地質(zhì)體信息。所述發(fā)射線圈和接收線圈之間還包括若干固定塊，所述接收線圈的邊長比發(fā)射線圈邊長短30-300_，所述發(fā)射線圈和接收線圈中心點重合，并通過固定塊固定設(shè)置于發(fā)射線圈與接收線圈之間組成準(zhǔn)重疊回線裝置。發(fā)射線圈由礦用電纜繞制，用于發(fā)射瞬變激勵場(一次場)；接收線圈由礦用電纜繞制，用于接收地質(zhì)體渦流場(二次場)；固定塊用塑膠或尼龍制作，用于固定接收線圈和發(fā)射線圈的間距，保證發(fā)射線圈和接收線圈中心點重合，組成準(zhǔn)重疊回線裝置。
本發(fā)明是在不改變接收線圈的線徑、匝數(shù)等條件下，接收線圈的邊長比發(fā)射線圈邊長短30-300mm，這樣發(fā)射線圈和接收線圈就不會重疊，發(fā)射線圈和接收線圈之間耦合度就較低，發(fā)射線圈的關(guān)斷電流對接收線圈感應(yīng)的二次場影響很小，二次場早期信號就不會產(chǎn)生畸變，就不會影響到瞬變電磁儀對淺部地質(zhì)體探測。并且由于接收邊長才短30-300mm，所以不用增加接收線圈的匝數(shù)就能保證有效接收面積減少量很小，對接收信號幅值影響較小，又可以不發(fā)生火花點燃，達(dá)到規(guī)定的本質(zhì)安全電路不發(fā)生火花點燃要求。如圖2所示，是礦用瞬變電磁儀發(fā)射線圈的本質(zhì)安全保護(hù)電路的連接示意圖。所述發(fā)射裝置與發(fā)射線圈之間還包括阻尼電阻和二個方向相反串聯(lián)的齊納二極管，其中Lo 發(fā)射線圈電感；Co :發(fā)射線圈分布電容；r:發(fā)射線圈內(nèi)阻；R:阻尼電阻；Dl、D2 :齊納二極管。在發(fā)射一次場期間，電流的波形為雙極性矩形脈沖，電流最大值可以達(dá)到數(shù)安培；由于發(fā)射線圈自身電感的存在，在發(fā)射電流的開啟和關(guān)斷時，發(fā)射線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該感應(yīng)電動勢可能會發(fā)生火花點燃。在線圈二端接二個方向相反的齊納二極管Dl、D2，齊納二極管正向壓降和反向?qū)妷褐托∮诒举|(zhì)安全火花實驗所規(guī)定的不產(chǎn)生火花點燃電壓值。在發(fā)射電流開啟或關(guān)斷時刻，如果產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢超過本質(zhì)安全電路標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的不產(chǎn)生火花點燃電壓值，齊納二極管反向?qū)?，抑制了感?yīng)電動勢尖峰，防止火花點燃。在線圈二端接阻尼電阻R，當(dāng)發(fā)射電流關(guān)斷時刻，線圈所儲存的電能通過阻尼電阻快速泄放，防止火花點燃。所述阻尼電阻和二個方向相反串聯(lián)的齊納二極管并聯(lián)在線圈的兩端之間；所述阻尼電阻R，當(dāng)發(fā)射電流關(guān)斷時刻，線圈所儲存的電能通過阻尼電阻快速泄放，防止火花點燃；齊納二極管正向壓降和反向?qū)妷褐托∮诒举|(zhì)安全火花實驗所規(guī)定的不產(chǎn)生火花點燃電壓值。
權(quán)利要求
1.一種礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置，包括發(fā)射線圈、發(fā)射裝置、接收線圈及接收裝置，所述發(fā)射線圈通連接至發(fā)射裝置，接收線圈兩端設(shè)有接收線圈插頭，其特征在于還包括第一接收插座、第二接收插座、衰減器和信號通道，所述第一接收插座通過衰減器與信號通道連接，第二接收插座直接與信號通道連接，第一接收插座、第二接收插座均可與接收線圈插頭相匹配單獨連接，再通過信號通道連接至接收裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置，其特征在于所述發(fā)射線圈和接收線圈之間還包括若干固定塊，所述接收線圈的邊長比發(fā)射線圈邊長短30-300_，所述發(fā)射線圈和接收線圈中心點重合，并通過固定塊固定設(shè)置于發(fā)射線圈與接收線圈之間組成準(zhǔn)重疊回線裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置，所述固定塊用塑膠或尼龍制作，固定塊上設(shè)有用于固定接收線圈和發(fā)射線圈的間距的平行小槽，用于固定接收線圈和發(fā)射線圈的間距，保證發(fā)射線圈和接收線圈中心點重合，組成準(zhǔn)重疊回線裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置，其特征在于所述發(fā)射裝置與發(fā)射線圈之間還包括阻尼電阻和二個方向相反串聯(lián)的齊納二極管，所述阻尼電阻和二個方向相反串聯(lián)的齊納二極管并聯(lián)在線圈的兩端之間；所述阻尼電阻R，當(dāng)發(fā)射電流關(guān)斷時刻，線圈所儲存的電能通過阻尼電阻快速泄放，防止火花點燃；所述齊納二極管正向壓降和反向?qū)妷褐托∮诒举|(zhì)安全火花實驗所規(guī)定的不產(chǎn)生火花點燃電壓值。
全文摘要
一種礦用瞬變電磁儀的發(fā)射與接收裝置，包括發(fā)射線圈、發(fā)射裝置、接收線圈、接收裝置、第一接收插座、第二接收插座、衰減器和信號通道，發(fā)射線圈通連接發(fā)射裝置，接收線圈兩端設(shè)有接收線圈插頭，第一接收插座通過衰減器與信號通道連接，第二接收插座直接與信號通道連接，第一、第二接收插座均可與接收線圈插頭相匹配單獨連接，再通過信號通道連接至接收裝置。本發(fā)明可以通過避免早期信號削波造成的畸變，有效地接收淺部和深部地質(zhì)體信息；在不改變接收線圈的線徑、匝數(shù)等條件下，降低發(fā)射線圈和接收線圈之間耦合度，使發(fā)射線圈的關(guān)斷電流對接收線圈感應(yīng)的二次場影響變小，使得發(fā)射線圈要達(dá)到規(guī)定的本質(zhì)安全電路不發(fā)生火花點燃要求。
文檔編號G01V3/28GK103048696SQ20121055779
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者李培根 申請人:福州華虹智能科技開發(fā)有限公司