一种基于功率因数校正的矿用掘进探测信号发送机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种煤巷综掘超前探测仪器，属于应用地球物理学电法超前探测技术，特别是涉及一种基于功率因数校正的矿用掘进探测信号发送机。
【背景技术】
[0002]我国煤矿床水文地质条件复杂的客观条件，使我国成为世界上煤矿水害最为严重的国家之一。煤矿掘进过程中一旦发生水害事故会对生命财产造成巨大损失。《煤矿防治水规定》指出，煤巷掘进过程中必须遵循“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的十六字原则。十六字原则中“预测预报”工作在首位，可见预测预报工作是防治煤矿水害的重中之重。
[0003]现有的煤巷综掘超前探测技术有电法、反射波法和钻探法，其中电法又分为矿井直流电阻率法、直流激电法、双频激电法和瞬变电磁法等。为了提高探测效率和探测精度，探测时需要多种激励信号，现有仪器发射信号单一，不能完全满足矿用掘进探测需要，且现有仪器内部电源模块多，因电法类仪器受探测原理和煤巷客观条件所限，单次探测时间均在2小时以上，仪器在每次探测过程中，仪器产热多、能耗高、工作稳定性低。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于，提供一种基于功率因数校正并能发出直流激励信号、调制方波激励信号的矿用掘进探测信号发送机。
[0005]本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种基于功率因数校正的矿用掘进探测信号发送机，所述发送机由前级功率因数校正系统、后级输出系统和主控系统组成:所述前级功率因数校正系统中，工频变压器模块、功率因数校正模块、AC/DC转换模块依次相连；所述后级输出系统中，高频变压器模块、整流滤波模块、电压电流采样模块和全桥逆变模块依次连接，后级输出系统连接前级功率因数校正系统和主控系统；所述主控系统中，触摸屏组成人机交互界面并与微处理器相连。
[0006]所述前级功率因数校正系统，由工频变压器模块、功率因数校正模块、AC/DC转换模块依次连接组成。其特征在于，前级功率因数校正系统一方面为仪器各个模块提供工作电源，另一方面将煤矿井下127V交流电转换成直流恒压源并作为高频电压器的输入。
[0007]所述后级输出系统，由高频变压器模块、整流滤波模块、电压电流采样模块和全桥逆变模块依次连接组成，电压误差放大模块、电流误差放大模块、比较器模块、光耦隔离模块、PWM控制模块组成电压、电流反馈控制。其特征在于整流滤波模块利用PWM控制高频变压器，改变输出信号大小；采样模块将输出激励信号的电压和电流采样模拟值传送给主控系统的微处理器；采用电压和电流的反馈控制，电压反馈控制使发送机输出的电压不超过80V，电流反馈控制使发送机输出的电流在0mA-60mA之间且连续稳定可调；全桥逆变模块将恒流变成不同的激励信号作为发送机的输出。
[0008]所述主控系统，由触摸屏、微处理器连接组成，触摸屏构成人机交互界面；微处理器连接输出系统进行相应的数据处理。
[0009]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下为本实用新型的较佳实施例，并配合附图详细说明如后。
[0010]本实用新型的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型系统结构框图。
[0012]图2是本实用新型发送交流调制方波信号示意图。
[0013]图3是本实用新型发送的直流正向信号的示意图。
[0014]图4是本实用新型发送的直流负向信号的示意图。
[0015]其中，图1包括:1.前级功率因数校正系统，2.后级输出系统，3.主控系统，4.工频变压器模块，5.功率因数校正模块，6.AC/DC转换模块，7.滤波模块，8.高频变压器模块，9.整流滤波模块，10.电压电流采样模块，11.全桥逆变模块，12.电流误差放大模块，13.电压误差放大模块，14.比较器模块，15.光耦隔离模块，16.PWM控制模块，17.触摸屏，18.微处理器，19.127V交流输入端口，20.激励信号输出端口。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。本实施例不得用于解释对本实用新型保护范围的限制。
[0017]如图1所示，本实施实例由前级功率因数校正系统(I)和后级输出系统(2)以及主控系统(3)组成。
[0018]所述前级功率因数校正系统(I)包括:工频变压器模块(4)，功率因数校正模块
(5)，AC/DC转换模块(6)，127V交流输入端口(19)。前级功率因数校正系统(I) 一方面为仪器各个系统提供工作电源，另一方面将煤矿井下127V交流电转换成直流恒压源并作为高频电压器的输入。
[0019]所述后级输出系统(2)包括:滤波模块(7)，高频变压器模块(8)，整流滤波模块
(9)，电压电流采样模块(10)，全桥逆变模块(11)，电流误差放大模块(12)，电压误差放大模块(13)，比较器模块(14)，光耦隔离模块(15)，PWM控制模块(16)，激励信号输出端口
[20]?其中，滤波模块(7)连接AC/DC转换模块(6)和高频变压器模块(8)，对功率因数转换后的直流信号进行滤波；电压电流采样模块(10)将输出激励信号的电压和电流采样模拟值传送给主控系统的微处理器(18);电流误差放大模块(12)，电压误差放大模块(13)，比较器模块(14)，光耦隔离模块(15)，PWM控制模块(16)组成电压、电流的反馈控制，通过PWM控制模块(16)控制高频变压器输出电流大小，光耦隔离模块(15)实现调制控制信号的隔离；全桥逆变模块(11)是由四个MOS管组成的全桥逆变电路。
[0020]所述主控系统⑶包括:触摸屏(17)，微处理器(18)。其中，触摸屏(17)与微处理器(18)连接，主要用于设定发出激励信号的强度值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(18)连接电压电流采样模块(10)、电流误差放大模块(12)进行相应的数据处理。
[0021]图2为发送机输出的调制方波激励信号示意图。
[0022]图3是本实用新型发送的直流正向信号的示意图。
[0023]图4是本实用新型发送的直流负向信号的示意图。
【主权项】
1.一种基于功率因数校正的矿用掘进探测信号发送机，其特征在于所述发送机由前级功率因数校正系统、后级输出系统和主控系统组成:所述前级功率因数校正系统中，工频变压器模块、功率因数校正模块、AC/DC转换模块依次相连；所述后级输出系统中，高频变压器模块、整流滤波模块、电压电流采样模块和全桥逆变模块依次连接，后级输出系统连接前级功率因数校正系统和主控系统；所述主控系统中，触摸屏组成人机交互界面并与微处理器相连。
【专利摘要】本实用新型公开一种基于功率因数校正的矿用掘进探测信号发送机，其特征在于，所述发送机由前级功率因数校正系统、后级输出系统和主控系统组成：所述前级功率因数校正系统中，工频变压器模块、功率因数校正模块、AC/DC转换模块依次相连；所述后级输出系统中,高频变压器模块、整流滤波模块、电压电流采样模块和全桥逆变模块依次连接，后级输出系统连接前级功率因数校正系统和主控系统；所述主控系统中，触摸屏组成人机交互界面并与微处理器相连。发送机采用功率因数校正原理，整体只由功率因数校正系统供电，不仅降低功耗、节约能源，而且减少仪器内部供电模块，降低了仪器故障率以及故障维修难度。
【IPC分类】G01V3-00
【公开号】CN204613416
【申请号】CN201520194281
【发明人】吴淼, 吕一鸣, 周游, 张金涛, 刘志民, 刘希高
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月1日