矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线电磁波透视装置及方法，具体涉及一种矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法。
技术背景
[0002]根据《煤矿安全规程》规定在煤矿安全生产过程中必须坚持“预测预报、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”原则，因此预先探明采煤工作面的地质构造是矿井地质工作的重要任务;随着煤炭开采向深部开展，地质构造事故成为影响煤矿安全生产的主要因素;无线电波透视装置具有携带轻便、操作简单、分辨能高、且工作效率高等特点，一直以来受到业内人士的重视，被广泛应用于地下工程勘探领域。
[0003]目前国内在用的无线电波坑道透视装置采用多个固定点频率的电磁波作为发射信号，工作时，将无线电波发射机和接收机分置于工作面的两侧，观测方式主要有:定点发射、定点接收、同步扫描。无线电波透视装置通过接收测量穿过煤层的电磁波信号的场强的振幅和相位值，通过电磁波CT解释软件对工作面内的地质情况进行推断。
[0004]现有的无线电波坑道透视装置在某个工作面一侧使用固定发射频率对工作面进行透视，在巷道的另一侧逐点接收。此方法存在以下不足:每个工作循环采用只能发射一个固定频率信息，工作效率低下;接收到的为单点频率信息，信息量少;工作面两侧人员无法了解对方状态。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法。
[0006]为了解决上述问题，本发明的第一个技术方案是，矿用多频同步无线电磁波透视装置，包括发射机、发射线圈、接收机和接收线圈；其特点是:在发射机中设置有第一单片机、第一本安电源模块、第一自动调谐选择模块、第一同步模块和控制显示模块;在接收机中设置有第二单片机、第二本安电源模块、第二自动调谐选择模块、第二同步模块、信号处理模块和通信控制指示模块；
[0007]第一自动调谐选择模块包括若干个继电器一和若干个调制器，调制器通过继电器一接收第一单片机输出的信号，进行调制后的信号输出到发射线圈；即第一单片机通过控制继电器一的通断进而选择不同频率的调制器对信号进行调制，实现自动调谐选择;发射线圈将信号发射给接收线圈；
[0008]第一同步模块:受第一单片机的控制，向第二同步模块发出同步信号；
[0009]控制显示模块:接收第一单片机输出的数据，将发射信息存储并显示；
[0010]第二同步模块:接收第一同步模块发出的同步信号，处理后输出到第二单片机，使发射机和接收机同步；
[0011]接收线圈将收到的信号输出到第二自动调谐选择模块；
[0012]第二自动调谐选择模块包括若干个继电器二、若干个调制器二和若干个衰减器，继电器二由第二单片机控制通断;调制器二接收接收线圈输出的信号，进行调制处理后，输出到对应的衰减器，衰减器进行衰减处理后输出到信号处理模块；
[0013]信号处理模块:将收到的信号进行滤波、放大，并进行A/D转换后输出到第二单片机;第二单片机对收到的信号进行处理后输出到通信控制指示模块；
[0014]通信控制指示模块:接收第二单片机输出的信号，将收到的信号存储并进行解调和显不。
[0015]所述第一、第二本安电源模块分别为发射机和接收机提供电源。
[0016]根据本发明所述的矿用多频同步无线电磁波透视装置的优选方案，信号处理模块包括器、放大电路和A/D转换电路;窄带滤波器接收接收线圈输出的信号，将收到的信号进行窄带滤波后输出到放大电路；
[0017]放大电路将收到的信号进行放大处理输出到A/D转换电路;A/D转换电路对信号进行A/D转换后输出到第二单片机。
[0018]矿用多频同步无线电磁波透视装置多频同步发射和接收无线电磁波的方法，其特点是:包括如下步骤
[0019]步骤1、将发射机和接收机通过同步线缆连接，开机进行发射机和接收机同步；
[0020]步骤2、同步成功后，发射机保存发射时间顺序，设置发射参数并显示发射参数;接收机设置接收参数和当前时间；
[0021]步骤3、第一单片机收到发射指令后，通过控制继电器一的通断，进而选择不同频率的调制器对信号进行调制，实现自动调谐选择，同时启动计时器;调制后的多个不同的固定频率信息按照同步后的时间顺序或者设定的时间顺序通过发射线圈发射，并在每个频率序列发送完毕后，发射一个完毕标志；
[0022]步骤4、接收线圈按同步后的时间顺序接收采集多个不同固定频率的信息;接收线圈将收到的信号输出到第二自动调谐选择模块；
[0023]步骤5、第二单片机根据设置的工作频率控制继电器二的通断，通过控制继电器二的通断进而选择不同固定频率的调制器二和衰减器;调制器二接收接收线圈输出的信号，进行调制处理后，输出到衰减器，衰减器进行衰减处理后输出到信号处理模块；
[0024]步骤6、信号处理模块将收到的信号进行滤波、放大，并进行A/D转换后输出到第二单片机;第二单片机将收到的信号进行处理后输出到通信控制指示模块；
[0025]步骤7、通信控制指示模块接收第二单片机输出的信号，将收到的信号存储并进行解调和显不。
[0026]本发明所述的矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法的有益效果是:本发明能够同步自动发射接收多个频点的信息，使一次探测获得的数据量大幅增加，减少了工作强度，提高了工作效率，同时能够通过通信状态指示了解到发射端的工作情况，可广泛应用在煤矿、非煤矿山等领域。
【附图说明】
[0027]图1为本发明所述的矿用多频同步无线电磁波透视装置原理框图。
[0028]图2是发射机工作流程框图。
[0029]图3是发射机工作流程框图。
[0030]图4是信号处理模块原理框图。
[0031 ]图5是第一自动调谐选择模块原理框图。
[0032]图6是控制显示模块原理框图。
[0033]图7是第二自动调谐选择模块原理框图。
[0034]图8是通信控制指示模块原理框图。
【具体实施方式】
[0035]如图1至图8所示，矿用多频同步无线电磁波透视装置，包括发射机Al、发射线圈A2、接收机BI和接收线圈B2;在发射机Al中设置有第一单片机A121、第一本安电源模块All、第一自动调谐选择模块Al 2、第一同步模块A14和控制显示模块Al 3;在接收机BI中设置有第二单片机B121、第二本安电源模块Bll、第二自动调谐选择模块B12、第二同步模块B14、信号处理模块B15和通信控制指示模块B13。
[0036]第一自动调谐选择模块A12包括若干个继电器一和若干个不同固定频率的调制器，若干个继电器一包括继电器一a A122a、继电器一b A122b......继电器一η Α122η;若干个不同固定频率的调制器包括调制器a A123a、调制器b A123b……调制器η Α123η，每个继电器一的通断均由第一单片机控制，调制器通过继电器一接收第一单片机输出的信号，即第一单片机通过控制继电器一的通断进而选择不同频率的调制器对信号进行调制，实现自动调谐选择;进行调制后的信号输出到发射线圈Α2;发射线圈Α2将信号发射给接收线圈。
[0037]第一同步模块Α14:受第一单片机的控制，向第二同步模块发出同步信号。
[0038]控制显示模块Α13:接收第一单片机输出的数据，将发射信息存储并显示。
[0039]第二同步模块Β14:接收第一同步模块发出的同步信号，处理后输出到第二单片机Β121，使发射机Al和接收机BI同步。
[0040]接收线圈Β2将收到的信号输出到第二自动调谐选择模块。
[0041]第二自动调谐选择模块Β12包括若干个继电器二、若干个不同固定频率的调制器二和若干个不同固定频率的衰减器；若干个继电器二包括继电器二a B122a、继电器二bB122b……继电器二η Β122η;若干个不同固定频率的调制器二包括调制器二a B123a、调制器二b B123b……调制器二η Β123η;若干个不同固定频率的衰减器包括衰减器a B124a、衰减器b B124b……衰减器η Β124η;每个继电器二均由第二单片机Β121控制通断；即第二单片机通过控制继电器二的通断进而选择不同固定频率的调制器二和衰减器，实现自动调谐选择;调制器二接收接收线圈Β2输出的信号，进行调制处理后，输出到对应的衰减器，衰减器进行衰减处理后输出到信号处理模块Β15。
[0042]信号处理模块Β15将收到的信号进行滤波、放大，并进行A/D转换后输出到第二单片机，第二单片机将收到的信号进行处理后输出到通信控制指示模块。
[0043]通信控制指示模块Β13接收第二单片机输出的信号，将收到的信号存储并进行解调和显不O
[0044]第一、第二本安电源模块Al1、BI I分别为发射机Al和接收机BI提供电源。
[0045]继电器一、继电器二、调制器、调制器二以及衰减器，它们的个数相同。根据发射接收信号的需要进行设置个数。
[0046]其中，信号处理模块Β15包括窄带滤波器Β151、放大