一種基于功率因數(shù)校正的礦用掘進(jìn)探測信號發(fā)送機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種煤巷綜掘超前探測儀器，屬于應(yīng)用地球物理學(xué)電法超前探測技術(shù)，特別是涉及一種基于功率因數(shù)校正的礦用掘進(jìn)探測信號發(fā)送機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國煤礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜的客觀條件，使我國成為世界上煤礦水害最為嚴(yán)重的國家之一。煤礦掘進(jìn)過程中一旦發(fā)生水害事故會對生命財產(chǎn)造成巨大損失?！睹旱V防治水規(guī)定》指出，煤巷掘進(jìn)過程中必須遵循“預(yù)測預(yù)報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的十六字原則。十六字原則中“預(yù)測預(yù)報”工作在首位，可見預(yù)測預(yù)報工作是防治煤礦水害的重中之重。
[0003]現(xiàn)有的煤巷綜掘超前探測技術(shù)有電法、反射波法和鉆探法，其中電法又分為礦井直流電阻率法、直流激電法、雙頻激電法和瞬變電磁法等。為了提高探測效率和探測精度，探測時需要多種激勵信號，現(xiàn)有儀器發(fā)射信號單一，不能完全滿足礦用掘進(jìn)探測需要，且現(xiàn)有儀器內(nèi)部電源模塊多，因電法類儀器受探測原理和煤巷客觀條件所限，單次探測時間均在2小時以上，儀器在每次探測過程中，儀器產(chǎn)熱多、能耗高、工作穩(wěn)定性低。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于，提供一種基于功率因數(shù)校正并能發(fā)出直流激勵信號、調(diào)制方波激勵信號的礦用掘進(jìn)探測信號發(fā)送機(jī)。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種基于功率因數(shù)校正的礦用掘進(jìn)探測信號發(fā)送機(jī)，所述發(fā)送機(jī)由前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)、后級輸出系統(tǒng)和主控系統(tǒng)組成:所述前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)中，工頻變壓器模塊、功率因數(shù)校正模塊、AC/DC轉(zhuǎn)換模塊依次相連；所述后級輸出系統(tǒng)中，高頻變壓器模塊、整流濾波模塊、電壓電流采樣模塊和全橋逆變模塊依次連接，后級輸出系統(tǒng)連接前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)和主控系統(tǒng)；所述主控系統(tǒng)中，觸摸屏組成人機(jī)交互界面并與微處理器相連。
[0006]所述前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)，由工頻變壓器模塊、功率因數(shù)校正模塊、AC/DC轉(zhuǎn)換模塊依次連接組成。其特征在于，前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)一方面為儀器各個模塊提供工作電源，另一方面將煤礦井下127V交流電轉(zhuǎn)換成直流恒壓源并作為高頻電壓器的輸入。
[0007]所述后級輸出系統(tǒng)，由高頻變壓器模塊、整流濾波模塊、電壓電流采樣模塊和全橋逆變模塊依次連接組成，電壓誤差放大模塊、電流誤差放大模塊、比較器模塊、光耦隔離模塊、PWM控制模塊組成電壓、電流反饋控制。其特征在于整流濾波模塊利用PWM控制高頻變壓器，改變輸出信號大??；采樣模塊將輸出激勵信號的電壓和電流采樣模擬值傳送給主控系統(tǒng)的微處理器；采用電壓和電流的反饋控制，電壓反饋控制使發(fā)送機(jī)輸出的電壓不超過80V，電流反饋控制使發(fā)送機(jī)輸出的電流在0mA-60mA之間且連續(xù)穩(wěn)定可調(diào)；全橋逆變模塊將恒流變成不同的激勵信號作為發(fā)送機(jī)的輸出。
[0008]所述主控系統(tǒng)，由觸摸屏、微處理器連接組成，觸摸屏構(gòu)成人機(jī)交互界面；微處理器連接輸出系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。
[0009]上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下為本實用新型的較佳實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如后。
[0010]本實用新型的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細(xì)給出。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖2是本實用新型發(fā)送交流調(diào)制方波信號示意圖。
[0013]圖3是本實用新型發(fā)送的直流正向信號的示意圖。
[0014]圖4是本實用新型發(fā)送的直流負(fù)向信號的示意圖。
[0015]其中，圖1包括:1.前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)，2.后級輸出系統(tǒng)，3.主控系統(tǒng)，4.工頻變壓器模塊，5.功率因數(shù)校正模塊，6.AC/DC轉(zhuǎn)換模塊，7.濾波模塊，8.高頻變壓器模塊，9.整流濾波模塊，10.電壓電流采樣模塊，11.全橋逆變模塊，12.電流誤差放大模塊，13.電壓誤差放大模塊，14.比較器模塊，15.光耦隔離模塊，16.PWM控制模塊，17.觸摸屏，18.微處理器，19.127V交流輸入端口，20.激勵信號輸出端口。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。本實施例不得用于解釋對本實用新型保護(hù)范圍的限制。
[0017]如圖1所示，本實施實例由前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)(I)和后級輸出系統(tǒng)(2)以及主控系統(tǒng)(3)組成。
[0018]所述前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)(I)包括:工頻變壓器模塊(4)，功率因數(shù)校正模塊
(5)，AC/DC轉(zhuǎn)換模塊(6)，127V交流輸入端口(19)。前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)(I) 一方面為儀器各個系統(tǒng)提供工作電源，另一方面將煤礦井下127V交流電轉(zhuǎn)換成直流恒壓源并作為高頻電壓器的輸入。
[0019]所述后級輸出系統(tǒng)(2)包括:濾波模塊(7)，高頻變壓器模塊(8)，整流濾波模塊
(9)，電壓電流采樣模塊(10)，全橋逆變模塊(11)，電流誤差放大模塊(12)，電壓誤差放大模塊(13)，比較器模塊(14)，光耦隔離模塊(15)，PWM控制模塊(16)，激勵信號輸出端口
[20]?其中，濾波模塊(7)連接AC/DC轉(zhuǎn)換模塊(6)和高頻變壓器模塊(8)，對功率因數(shù)轉(zhuǎn)換后的直流信號進(jìn)行濾波；電壓電流采樣模塊(10)將輸出激勵信號的電壓和電流采樣模擬值傳送給主控系統(tǒng)的微處理器(18);電流誤差放大模塊(12)，電壓誤差放大模塊(13)，比較器模塊(14)，光耦隔離模塊(15)，PWM控制模塊(16)組成電壓、電流的反饋控制，通過PWM控制模塊(16)控制高頻變壓器輸出電流大小，光耦隔離模塊(15)實現(xiàn)調(diào)制控制信號的隔離；全橋逆變模塊(11)是由四個MOS管組成的全橋逆變電路。
[0020]所述主控系統(tǒng)⑶包括:觸摸屏(17)，微處理器(18)。其中，觸摸屏(17)與微處理器(18)連接，主要用于設(shè)定發(fā)出激勵信號的強(qiáng)度值和實時顯示輸出信號的電壓、電流值和接地電阻值；微處理器(18)連接電壓電流采樣模塊(10)、電流誤差放大模塊(12)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。
[0021]圖2為發(fā)送機(jī)輸出的調(diào)制方波激勵信號示意圖。
[0022]圖3是本實用新型發(fā)送的直流正向信號的示意圖。
[0023]圖4是本實用新型發(fā)送的直流負(fù)向信號的示意圖。
【主權(quán)項】
1.一種基于功率因數(shù)校正的礦用掘進(jìn)探測信號發(fā)送機(jī)，其特征在于所述發(fā)送機(jī)由前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)、后級輸出系統(tǒng)和主控系統(tǒng)組成:所述前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)中，工頻變壓器模塊、功率因數(shù)校正模塊、AC/DC轉(zhuǎn)換模塊依次相連；所述后級輸出系統(tǒng)中，高頻變壓器模塊、整流濾波模塊、電壓電流采樣模塊和全橋逆變模塊依次連接，后級輸出系統(tǒng)連接前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)和主控系統(tǒng)；所述主控系統(tǒng)中，觸摸屏組成人機(jī)交互界面并與微處理器相連。
【專利摘要】本實用新型公開一種基于功率因數(shù)校正的礦用掘進(jìn)探測信號發(fā)送機(jī)，其特征在于，所述發(fā)送機(jī)由前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)、后級輸出系統(tǒng)和主控系統(tǒng)組成：所述前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)中，工頻變壓器模塊、功率因數(shù)校正模塊、AC/DC轉(zhuǎn)換模塊依次相連；所述后級輸出系統(tǒng)中,高頻變壓器模塊、整流濾波模塊、電壓電流采樣模塊和全橋逆變模塊依次連接，后級輸出系統(tǒng)連接前級功率因數(shù)校正系統(tǒng)和主控系統(tǒng)；所述主控系統(tǒng)中，觸摸屏組成人機(jī)交互界面并與微處理器相連。發(fā)送機(jī)采用功率因數(shù)校正原理，整體只由功率因數(shù)校正系統(tǒng)供電，不僅降低功耗、節(jié)約能源，而且減少儀器內(nèi)部供電模塊，降低了儀器故障率以及故障維修難度。
【IPC分類】G01V3-00
【公開號】CN204613416
【申請?zhí)枴緾N201520194281
【發(fā)明人】吳淼, 呂一鳴, 周游, 張金濤, 劉志民, 劉希高
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月1日