一种隧道探水电磁发射机、发射系统及探水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隧道探水技术领域，尤其涉及一种隧道探水电磁发射机、发射系统及探水系统。
【背景技术】
[0002]隧道施工中常常会遇到岩溶、暗河、断裂等含水构造，导致突发性灾难事故，危及隧道施工安全与质量，因此围岩含水构造的预报一直是关注的焦点。目前国内外的地质超前预报技术主要以地震方法为主，电磁方法应用很少。地震方法主要是探测围岩物理性质的差异，对于预报岩性界面、软弱带和断裂构造等地质要素的效果很好。围岩含水主要导致导电性与电容率的变化，对介质的物理形状改变较小，因而地震方法对含水性不敏感，电磁方法对围岩的含水性更敏感。
[0003]国内外用于探水的电磁方法有核磁共振(MRS)、高密度电法、音频电磁测深CSAMT、瞬变电磁(TEM)等方法。这些方法主要用于地表，很难被移植到隧道中。
[0004]隧道中超前探水多用地质雷达(GPR)，配上10MHz天线，探测深度不超过15m。由于探测距离太小，不能满足隧道施工的要求。近年瞬变电磁法(TEM)与核磁共振方法在隧道坑道内也开始了有益的探水试验，但是在TBM施工隧道中由于无法靠近掌子面以及金属机具的干扰，应用困难。德国GET公司为TBM施工隧道开发了 BEAM技术，它是一种基于双频激电原理的电磁探水技术，探测距离约为隧道直径的3倍，不超过30m。此外，观测中需要使用两条近千米长的地线，布设起来也很不方便，影响到应用。
[0005]由上述分析可知，目前国内外的隧道电磁探水技术探测测距离太近，不超过30m，对水的敏感程度不高，多受隧道施工条件限制以及容易受隧道内金属感应场的干扰。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种隧道探水电磁发射机、发射系统及探水系统。
[0007]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:
[0008]一种隧道探水电磁发射机，包括依次并联的升压变压器Tl、桥式整流器Z、分压电路、电容C和输出变压器T2，所述桥式整流器Z与分压电路之间串联电感LI，所述分压电路与电容C之间串联开关K2，所述电容C的一端通过电感L2连接输出变压器T2的一端，另一端连接晶闸管SCR的负极，晶闸管SCR的正极连接输出变压器T2的另一端，所述输出变压器T2的输出端用于连接发射电极，所述分压电路连接晶闸管SCR触发极。
[0009]本实用新型的有益效果是:本实用新型采用大功率发射技术，大大提高了探测距离，实现了大距离探水的目标，探测距离超过100m，满足隧道施工的需求；采用对岩体含水敏感性的中频技术，提高探水的灵敏度，采用围岩中采用偶极子电极以避免隧道内金属感应场的干扰。
[0010]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0011]进一步，上述技术方案还包括逆变电路，所述逆变电路包括逆变器IT及与逆变器串联的开关K0，所述逆电路与升压变压器Tl并联，且所述逆变电路和升压变压器Tl之间串联开关Kl。
[0012]进一步，所述逆变器IT为将12VDC逆变为220VAC的逆变器。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果:所述隧道探水电磁发射机可以直接使用220VAC交流电源直接供电，当没有220VAC交流电源时，现场可使用12V电池，通过逆变器IT将12VDC逆变为220VAC的交流电源进行供电。
[0014]进一步，所述分压电路包括串联的电阻Rl和电阻R2，所述电阻Rl和电阻R2的公共端通过开关K4连接晶闸管SCR的触发极。
[0015]进一步，所述升压变压器Tl为220V升压至4400V的升压变压器。
[0016]进一步，所述输出变压器T2的升压比调节范围为I至10。
[0017]进一步，所述电容C和电感L2组成的发射回路的中心频率为IMHZ，带宽为ΙΟΟΚΗζ-ΙΟΜΗζο
[0018]采用上述方案的有益效果:通过电容C和电感L2构成发射回路，产生主频为1MHz、频宽为ΙΟΟΚΗζ-ΙΟΜΗζ的包络信号，该频带信号对围岩含水性敏感，大大提高了探测的灵敏度。
[0019]—种隧道探水电磁发射系统，包括上述技术方案所述的隧道探水电磁发射机，还包括埋设于围岩中的发射电极，所述隧道探水电磁发射机的输出变压器T2的输出端用于连接发射电极。
[0020]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0021 ] 进一步，所述发射电极为电偶极子电极。
[0022]一种隧道探水系统，包括上述技术方案所述的隧道探水电磁发射机，还包括埋设于围岩中的发射电极、埋设于围岩中的一对或多对接收电极和数据采集装置，所述隧道探水电磁发射机的输出变压器T2的输出端用于连接发射电极，一对或多对所述接收电极与所述数据采集装置连接。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型所述隧道探水电磁发射机电路图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0025]如图1所示，一种隧道探水电磁发射机，包括依次并联的升压变压器Tl、桥式整流器Z、分压电路、电容C和输出变压器T2，所述桥式整流器Z与分压电路之间串联电感LI，所述分压电路与电容C之间串联开关K2，所述电容C的一端通过电感L2连接输出变压器T2的一端，另一端连接晶闸管SCR的负极，晶闸管SCR的正极连接输出变压器T2的另一端，所述输出变压器T2的输出端用于连接发射电极，所述分压电路连接晶闸管SCR触发极。
[0026]上述技术方案还包括逆变电路，所述逆变电路包括逆变器IT及与逆变器串联的开关K0，所述逆电路与升压变压器Tl并联，且所述逆变电路和升压变压器Tl之间串联开关K1。所述逆变器IT为将12VDC逆变为220VAC。所述隧道探水电磁发射机可以直接使用220VAC电源供电，当没有220VAC电源时，现场可使用12V电池，通过逆变器IT将12VDC逆变为220VAC的电源进行供电。
[0027]所述分压电路包括串联的电阻Rl和电阻R2，所述电阻Rl和电阻R2的公共端通过开关Κ4连接晶闸管SCR的触发极。
[0028]所述升压变压器Tl为220V升压至4400V的升压变压器。
[0029]所述输出变压器Τ2的升压比调节范围为I至10。
[0030]所述电容C和电感L2组成的发射回路的中心频率为1ΜΗΖ，带宽为ΙΟΟΚΗζ-ΙΟΜΗζ。通过电容C和电感L2构成发射回路，产生主频为1MHz、频宽为ΙΟ