一种矿用聚焦双频激电仪发送的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种矿用聚焦双频激电仪发送机，其特征在于，可发出五路相互隔离且单路电流强度连续稳定可调的电流型双频激励信号。内部采用电压和电流双重反馈的开关电源，不仅提高了发送机的效率和电路的集成度，而且增强了电流的稳定性。逆变电路加入恒流反馈调控并与开关电源的电流反馈构成双重电流反馈，进一步增强了发送机输出激励信号波形的稳定性。逆变桥采用光耦直接驱动不仅降低了自身功耗，而且减小了电路体积。本发明所有的控制和采样都采用严格的线性隔离，保证了控制精度和五路输出的隔离效果。
【专利说明】一种矿用聚焦双频激电仪发送机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤巷电法超前探测信号发送机，尤其是涉及一种矿用聚焦双频激电仪发送机。
技术背景
[0002]现有双频激电仪主要存在如下缺点:一、多用于地面的探测工作，不适合煤矿井下特定的工作和供电环境；二、只能发送一路激励信号，不能形成约束电场。如果要形成约束电场则需要多台发送机同时工作，这与煤巷狭小的工作空间相悖；三、内部多采用线性电源，不仅自身功耗大，而且电路体积大；四、多采用晶闸管或IGBT组成的全桥进行逆变，其驱动电路比较复杂，电路体积相对较大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种效率高、体积小、稳定性强的矿用聚焦双频激电仪发送机。
[0004]本发明进一步的目的在于，提供一种能按要求可发出五路相互隔离且单路电流强度连续稳定可调的电流型双频激励信号的矿用聚焦双频激电仪发送机。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:一种矿用聚焦双频激电仪发送机，它由前级主控系统、中间级线性隔离模块和后级隔离输出系统组成，其特征在于前级通过中间级对后级的多路输出的信号进行隔离控制和采样，避免多路输出之间通过前级共地影响各路的隔离效果。
[0006]所述前级主控系统，由显示器、键盘、微处理器、通信模块、Α/D和D/Α转换模块组成。其特征在于，键盘和显示器构成人机交互界面与微处理器相连；只识别数字信号的微处理器，通过采样信号Α/D转换模块和控制信号D/Α转换模块，连接只能传输模拟信号的中间级线性隔离模块；通信模块连接微处理器和上位机，主要负责与上位机通讯。
[0007]所述中间级隔离模块，主要是将前、后级隔离，防止前级对后级输出的隔离效果造成影响。
[0008]所述后级隔离输出系统，包括五路隔离开关电源和五路隔离逆变模块。其特征在于，每一路开关电源都采用电压和电流的双反馈控制，电压反馈控制使开关电源输出的电压不得超过100V，电流反馈控制使开关电源输出的电流在0mA-200mA之间且连续稳定可调；每一路逆变模块都加入了二次恒流反馈控制，提高了发送机发送的电流型信号的稳定性；逆变电路是由四个MOS管组成的全桥逆变，且MOS管利用光耦直接驱动，不仅实现了对驱动信号的隔离，而且降低了自身功耗，减小了电路的体积。
[0009]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下为本发明的较佳实施例，并配合附图详细说明如后。
[0010]本发明的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明系统结构框图。
[0012]图2是本发明的线性隔离电路原理图。
[0013]图3是本发明的开关电源电路原理图。
[0014]图4是本发明的逆变模块电流原理图。
[0015]图5是本发明发出的激励信号波形。
[0016]其中，图1包括:1.前级主控系统，2.中间级线性隔离系统，3.后级隔离输出系统，4.显示器，5.键盘，6.微处理器，7.通信模块，8.五路电流控制信号D/Α转换模块，9.十路采样信号Α/D转换模块，10.线性隔离电路，11.五路隔离开关电源，12.五路隔离逆变模块，13.井下127V交流电输入端口，14.五路激励信号输出端口，15.上位机。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。本实施例不得用于解释对本发明保护--围的限制。
[0018]如图1所示，本实施实例由前级主控系统(I)、中间级线性隔离模块(2)和后级隔尚输出系统(3)组成。
[0019]所述前级主控系统(I)包括:显示器(4)，键盘(5)，微处理器(6)，通信模块(7)，五路电流控制信号D/Α转换模块(8 )，十路采样信号Α/D转换模块(9 )。其中，人机交互界面键盘(5)及显示器(4)与微处理器(6)连接，主要用于键入设置输出信号的强度和实时显示输出信号的电压、电流值和接地电阻值；微处理器(6)连接各模块进行相应的数据处理；电流控制信号D/Α转换模块(8)和采样信号Α/D转换模块(9)连接微处理器(6)和中间级线性隔离模块(2)，十路采样信号Α/D转换模块(9)将中间级线性隔离模块(2)输出的五路采样电流和五路采样电压的模拟量转换成数字量传送给微处理器(6)以便其进行数据运算，五电流控制信号D/Α转换模块(8)将微处理器(6)输出的数字控制信号转换成模拟量以便通过中间级线性隔离模块(2)对相应的后级电路进行隔离控制；通信模块(7)将微处理器
(6)与上位机(15)相连，实时向上位机(15)输送发送机发出激励信号的电压、电流值和接地电阻值，以便上位机进行相应的计算。
[0020]所述中间级隔离模块(2)，通过线性光耦电路将前、后级之间的控制信号和采样信号的进行良好的线性隔离传送，避免前级对后级隔离输出效果造成影响。图2为本发明中间级隔离模块(2)的电路原理图，从图中可以看出中间级隔离模块(2)的输入和输出通过光耦HCNR201隔离。
[0021]所述后级输出系统(3)，包括:五路隔离开关电源(11)和五路隔离逆变模块(12)。开关电源将127V交流电输入转换成限压恒流可调输出；逆变模块经二次恒流调控后，将恒流按上位机给定的调制信号，逆变成相应的激励信号作为发送机的输出。发送机发送调制信号进行超前探测时，其数据解释需要同频锁相放大处理，故调制信号的控制信号由外部上位机给出，又由于要保证五路输出的隔离效果，所以要进行隔离处理。
[0022]图3是本发明五路开关电源中一路的主要部分的电路原理图，其他四路与其相同。图中“ACL”和“CAN”是煤矿井下127V交流电输出端，“OUT+”和“OUT-”是限压恒流输出端，“电流”和“电压”是输出电流和电压的采样输出端，“COM”和“控制”是恒流输出值控制端口，此端口施加的0-2.5V的电压对应输出端口 0-200mA的电流输出。原理图中的二极管D5和D6分别接电流反馈和电压反馈，电流和电压反馈经过光耦PC817隔离反馈给5M0365R的反馈引脚。由图3可以看出开关电源的输入和输出是通过变换器T3、电容CY3和光耦PC817进行隔离的。
[0023]图4是本发明五路逆变模块中其中一路的主要电路原理图，其他四路与其相同。图中四个MOS管IRF610组成全桥逆变，全桥中的MOS管用光耦TLP250直接驱动；二次恒流控制中，经运放AD5031B对通过开关管K2161的电流进行负反馈控制，提高了逆变后电流波形的稳定性。
【权利要求】
1.一种矿用聚焦双频激电仪发送机，其特征在于所述发送机由前级主控系统、中间级线性隔离模块和后级隔离输出系统组成:所述前级主控系统中，键盘、显示器、通信模块、八/0转换模块和0/八转换模块均与微处理器相连；所述中间级线性隔离模块，连接前级主控系统和后级隔离输出系统；所述后级隔离输出系统，包括五路隔离开关电源和五路隔离逆变丰旲块。
2.根据权利要求1所述的一种矿用聚焦双频激电仪发送机，其特征在于，可发出五路相互隔离且单路电流强度连续稳定可调的电流型双频激励信号，而且通过调控五路信号的输出强度，可以实现对发送机输出激励信号形成的聚焦探测场的调控。
3.根据权利要求1所述的一种矿用聚焦双频激电仪发送机，其特征在于，内部采用电压和电流双重反馈的开关电源，不仅提高了发送机的效率和电路的集成度，而且增强了电流的稳定性；逆变电路加入恒流反馈调控并与开关电源的电流反馈构成双重电流反馈，进一步增强了发送机输出激励信号波形的稳定性。
4.根据权利要求1所述的一种矿用聚焦双频激电仪发送机，其特征在于，所有的控制和采样都采用严格的线性隔离，保证了控制精度和五路输出的隔离效果。
【文档编号】G01V3/08GK104502979SQ201410663774
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】吴淼, 张金涛, 周游, 吕一鸣, 刘志民, 刘希高 申请人:中国矿业大学(北京)