一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)，其特征在于，可發(fā)出五路相互隔離且單路電流強(qiáng)度連續(xù)穩(wěn)定可調(diào)的電流型雙頻激勵(lì)信號(hào)。內(nèi)部采用電壓和電流雙重反饋的開(kāi)關(guān)電源，不僅提高了發(fā)送機(jī)的效率和電路的集成度，而且增強(qiáng)了電流的穩(wěn)定性。逆變電路加入恒流反饋調(diào)控并與開(kāi)關(guān)電源的電流反饋構(gòu)成雙重電流反饋，進(jìn)一步增強(qiáng)了發(fā)送機(jī)輸出激勵(lì)信號(hào)波形的穩(wěn)定性。逆變橋采用光耦直接驅(qū)動(dòng)不僅降低了自身功耗，而且減小了電路體積。本發(fā)明所有的控制和采樣都采用嚴(yán)格的線性隔離，保證了控制精度和五路輸出的隔離效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤巷電法超前探測(cè)信號(hào)發(fā)送機(jī)，尤其是涉及一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)。
技術(shù)背景
[0002]現(xiàn)有雙頻激電儀主要存在如下缺點(diǎn):一、多用于地面的探測(cè)工作，不適合煤礦井下特定的工作和供電環(huán)境；二、只能發(fā)送一路激勵(lì)信號(hào)，不能形成約束電場(chǎng)。如果要形成約束電場(chǎng)則需要多臺(tái)發(fā)送機(jī)同時(shí)工作，這與煤巷狹小的工作空間相悖；三、內(nèi)部多采用線性電源，不僅自身功耗大，而且電路體積大；四、多采用晶閘管或IGBT組成的全橋進(jìn)行逆變，其驅(qū)動(dòng)電路比較復(fù)雜，電路體積相對(duì)較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種效率高、體積小、穩(wěn)定性強(qiáng)的礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)。
[0004]本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于，提供一種能按要求可發(fā)出五路相互隔離且單路電流強(qiáng)度連續(xù)穩(wěn)定可調(diào)的電流型雙頻激勵(lì)信號(hào)的礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)，它由前級(jí)主控系統(tǒng)、中間級(jí)線性隔離模塊和后級(jí)隔離輸出系統(tǒng)組成，其特征在于前級(jí)通過(guò)中間級(jí)對(duì)后級(jí)的多路輸出的信號(hào)進(jìn)行隔離控制和采樣，避免多路輸出之間通過(guò)前級(jí)共地影響各路的隔離效果。
[0006]所述前級(jí)主控系統(tǒng)，由顯示器、鍵盤(pán)、微處理器、通信模塊、Α/D和D/Α轉(zhuǎn)換模塊組成。其特征在于，鍵盤(pán)和顯示器構(gòu)成人機(jī)交互界面與微處理器相連；只識(shí)別數(shù)字信號(hào)的微處理器，通過(guò)采樣信號(hào)Α/D轉(zhuǎn)換模塊和控制信號(hào)D/Α轉(zhuǎn)換模塊，連接只能傳輸模擬信號(hào)的中間級(jí)線性隔離模塊；通信模塊連接微處理器和上位機(jī)，主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)通訊。
[0007]所述中間級(jí)隔離模塊，主要是將前、后級(jí)隔離，防止前級(jí)對(duì)后級(jí)輸出的隔離效果造成影響。
[0008]所述后級(jí)隔離輸出系統(tǒng)，包括五路隔離開(kāi)關(guān)電源和五路隔離逆變模塊。其特征在于，每一路開(kāi)關(guān)電源都采用電壓和電流的雙反饋控制，電壓反饋控制使開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓不得超過(guò)100V，電流反饋控制使開(kāi)關(guān)電源輸出的電流在0mA-200mA之間且連續(xù)穩(wěn)定可調(diào)；每一路逆變模塊都加入了二次恒流反饋控制，提高了發(fā)送機(jī)發(fā)送的電流型信號(hào)的穩(wěn)定性；逆變電路是由四個(gè)MOS管組成的全橋逆變，且MOS管利用光耦直接驅(qū)動(dòng)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的隔離，而且降低了自身功耗，減小了電路的體積。
[0009]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0010]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的線性隔離電路原理圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源電路原理圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的逆變模塊電流原理圖。
[0015]圖5是本發(fā)明發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)波形。
[0016]其中，圖1包括:1.前級(jí)主控系統(tǒng)，2.中間級(jí)線性隔離系統(tǒng)，3.后級(jí)隔離輸出系統(tǒng)，4.顯示器，5.鍵盤(pán)，6.微處理器，7.通信模塊，8.五路電流控制信號(hào)D/Α轉(zhuǎn)換模塊，9.十路采樣信號(hào)Α/D轉(zhuǎn)換模塊，10.線性隔離電路，11.五路隔離開(kāi)關(guān)電源，12.五路隔離逆變模塊，13.井下127V交流電輸入端口，14.五路激勵(lì)信號(hào)輸出端口，15.上位機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)施例不得用于解釋對(duì)本發(fā)明保護(hù)--圍的限制。
[0018]如圖1所示，本實(shí)施實(shí)例由前級(jí)主控系統(tǒng)(I)、中間級(jí)線性隔離模塊(2)和后級(jí)隔尚輸出系統(tǒng)(3)組成。
[0019]所述前級(jí)主控系統(tǒng)(I)包括:顯示器(4)，鍵盤(pán)(5)，微處理器(6)，通信模塊(7)，五路電流控制信號(hào)D/Α轉(zhuǎn)換模塊(8 )，十路采樣信號(hào)Α/D轉(zhuǎn)換模塊(9 )。其中，人機(jī)交互界面鍵盤(pán)(5)及顯示器(4)與微處理器(6)連接，主要用于鍵入設(shè)置輸出信號(hào)的強(qiáng)度和實(shí)時(shí)顯示輸出信號(hào)的電壓、電流值和接地電阻值；微處理器(6)連接各模塊進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理；電流控制信號(hào)D/Α轉(zhuǎn)換模塊(8)和采樣信號(hào)Α/D轉(zhuǎn)換模塊(9)連接微處理器(6)和中間級(jí)線性隔離模塊(2)，十路采樣信號(hào)Α/D轉(zhuǎn)換模塊(9)將中間級(jí)線性隔離模塊(2)輸出的五路采樣電流和五路采樣電壓的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳送給微處理器(6)以便其進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，五電流控制信號(hào)D/Α轉(zhuǎn)換模塊(8)將微處理器(6)輸出的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量以便通過(guò)中間級(jí)線性隔離模塊(2)對(duì)相應(yīng)的后級(jí)電路進(jìn)行隔離控制；通信模塊(7)將微處理器
(6)與上位機(jī)(15)相連，實(shí)時(shí)向上位機(jī)(15)輸送發(fā)送機(jī)發(fā)出激勵(lì)信號(hào)的電壓、電流值和接地電阻值，以便上位機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。
[0020]所述中間級(jí)隔離模塊(2)，通過(guò)線性光耦電路將前、后級(jí)之間的控制信號(hào)和采樣信號(hào)的進(jìn)行良好的線性隔離傳送，避免前級(jí)對(duì)后級(jí)隔離輸出效果造成影響。圖2為本發(fā)明中間級(jí)隔離模塊(2)的電路原理圖，從圖中可以看出中間級(jí)隔離模塊(2)的輸入和輸出通過(guò)光耦HCNR201隔離。
[0021]所述后級(jí)輸出系統(tǒng)(3)，包括:五路隔離開(kāi)關(guān)電源(11)和五路隔離逆變模塊(12)。開(kāi)關(guān)電源將127V交流電輸入轉(zhuǎn)換成限壓恒流可調(diào)輸出；逆變模塊經(jīng)二次恒流調(diào)控后，將恒流按上位機(jī)給定的調(diào)制信號(hào)，逆變成相應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)作為發(fā)送機(jī)的輸出。發(fā)送機(jī)發(fā)送調(diào)制信號(hào)進(jìn)行超前探測(cè)時(shí)，其數(shù)據(jù)解釋需要同頻鎖相放大處理，故調(diào)制信號(hào)的控制信號(hào)由外部上位機(jī)給出，又由于要保證五路輸出的隔離效果，所以要進(jìn)行隔離處理。
[0022]圖3是本發(fā)明五路開(kāi)關(guān)電源中一路的主要部分的電路原理圖，其他四路與其相同。圖中“ACL”和“CAN”是煤礦井下127V交流電輸出端，“OUT+”和“OUT-”是限壓恒流輸出端，“電流”和“電壓”是輸出電流和電壓的采樣輸出端，“COM”和“控制”是恒流輸出值控制端口，此端口施加的0-2.5V的電壓對(duì)應(yīng)輸出端口 0-200mA的電流輸出。原理圖中的二極管D5和D6分別接電流反饋和電壓反饋，電流和電壓反饋經(jīng)過(guò)光耦PC817隔離反饋給5M0365R的反饋引腳。由圖3可以看出開(kāi)關(guān)電源的輸入和輸出是通過(guò)變換器T3、電容CY3和光耦PC817進(jìn)行隔離的。
[0023]圖4是本發(fā)明五路逆變模塊中其中一路的主要電路原理圖，其他四路與其相同。圖中四個(gè)MOS管IRF610組成全橋逆變，全橋中的MOS管用光耦TLP250直接驅(qū)動(dòng)；二次恒流控制中，經(jīng)運(yùn)放AD5031B對(duì)通過(guò)開(kāi)關(guān)管K2161的電流進(jìn)行負(fù)反饋控制，提高了逆變后電流波形的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)，其特征在于所述發(fā)送機(jī)由前級(jí)主控系統(tǒng)、中間級(jí)線性隔離模塊和后級(jí)隔離輸出系統(tǒng)組成:所述前級(jí)主控系統(tǒng)中，鍵盤(pán)、顯示器、通信模塊、八/0轉(zhuǎn)換模塊和0/八轉(zhuǎn)換模塊均與微處理器相連；所述中間級(jí)線性隔離模塊，連接前級(jí)主控系統(tǒng)和后級(jí)隔離輸出系統(tǒng)；所述后級(jí)隔離輸出系統(tǒng)，包括五路隔離開(kāi)關(guān)電源和五路隔離逆變豐旲塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)，其特征在于，可發(fā)出五路相互隔離且單路電流強(qiáng)度連續(xù)穩(wěn)定可調(diào)的電流型雙頻激勵(lì)信號(hào)，而且通過(guò)調(diào)控五路信號(hào)的輸出強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)送機(jī)輸出激勵(lì)信號(hào)形成的聚焦探測(cè)場(chǎng)的調(diào)控。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)，其特征在于，內(nèi)部采用電壓和電流雙重反饋的開(kāi)關(guān)電源，不僅提高了發(fā)送機(jī)的效率和電路的集成度，而且增強(qiáng)了電流的穩(wěn)定性；逆變電路加入恒流反饋調(diào)控并與開(kāi)關(guān)電源的電流反饋構(gòu)成雙重電流反饋，進(jìn)一步增強(qiáng)了發(fā)送機(jī)輸出激勵(lì)信號(hào)波形的穩(wěn)定性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用聚焦雙頻激電儀發(fā)送機(jī)，其特征在于，所有的控制和采樣都采用嚴(yán)格的線性隔離，保證了控制精度和五路輸出的隔離效果。
【文檔編號(hào)】G01V3/08GK104502979SQ201410663774
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】吳淼, 張金濤, 周游, 呂一鳴, 劉志民, 劉希高 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)