一种矿用聚焦双频激电仪隔离驱动控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种矿用聚焦双频激电仪隔离驱动控制电路，其特征在于，包括比较电路、与门电路、选通电路、扩流电路、隔离输出电路、分压电路及隔离电源，所述比较电路、与门电路、选通电路、扩流电路、隔离输出电路顺次连接，所述隔离电源分别向隔离输出电路前端和后端提供隔离电压，而且通过分压电路向比较电路提供基准比较电压。利用本实用新型，可产生矿用聚焦双频激电仪发射系统逆变电路所需驱动控制信号。
【专利说明】
一种矿用聚焦双频激电仪隔离驱动控制电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电法勘探仪器的驱动控制电路，尤其涉及一种矿用聚焦双频激电仪的隔离驱动控制电路。
【背景技术】
[0002]为保障煤矿工作面内人员和机器的安全生产，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”的原则。目前，煤矿井下常用的超前探测方法主要存在探测准确率低、实时性差、方向性差、效率低、成本高、抗干扰能力差、探掘分离等突出问题，不能完全满足掘进面对超前探测的要求。因此，研究一种工作方法简单、探测精度高、可与掘进机协同作业的超前探测方法意义重大。
[0003]聚焦双频激电法探测技术(专利号CN103176214A)是中国矿业大学(北京)提出的一种基于双激电法以及电场聚焦偏转效应的煤巷超前探测新方法。根据聚焦双频激电法的原理研制了矿用聚焦双频激电仪。仪器包括发射装置及接收装置两部分，发射装置通过主电极(布置在掘进断面中心处)向掘进断面前方发射单路幅值相同、高低频组合的调制方波电流为激励，约束电极(对称布置在主电极四周)发射4路与主电极极性相同、幅值强度可调的调制方波电流为约束，利用电场的约束作用，有效控制探测电场的传播方向和距离，使巷道断面前方某一方位的围岩介质产生不同程度的激发极化，通过接收装置检测激发极化电位差，计算激电参量视幅频率和视电阻率，实现巷道断面前方地质异常体(包括含水、断层及陷落柱地质构造等)方位的准确判断，达到定方向、定距离探测的目的。
[0004]目前，矿用聚焦双频激电仪发射装置产生双频调制方波电流的一般方法如下:接收装置内部单片机通过软件编程产生2路驱动控制信号，通过扩流电路后增大驱动控制信号驱动能力，通过控制全桥逆变电路的4个控制端(电路对角控制端分别利用其中I路驱动控制信号进行控制)，产生高低频组合的双频调制方波电流。该方法的不足之处在于:
[0005](I)软件编程方式一般采用采用延时方式产生驱动控制信号，由于该信号为高低频组合方波，波形复杂且精度要求较高，该方法容易产生误差；
[0006](2)接收装置驱动控制信号产生电路与发射装置全桥逆变电路直接耦合，可能导致发送装置强电信号对接收装置产生干扰。
【实用新型内容】
[0007]为解决上述问题，研制了一种矿用聚焦双频激电仪的隔离驱动控制电路。
[0008]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0009]—种矿用聚焦双频激电仪隔离驱动控制电路，其特征在于，包括比较电路、与门电路、选通电路、扩流电路、隔离输出电路、分压电路及隔离电源，所述比较电路、与门电路、选通电路、扩流电路、隔离输出电路顺次连接，所述隔离电源分别向隔离输出电路前端和后端提供隔离电压，而且通过分压电路向比较电路提供基准比较电压。
[0010]本实用新型矿用聚焦双频激电仪隔离驱动控制电路与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0011 ] (I)软件编程产生2路相位差为0°、占空比均为I的方波信号，该波形简单且容易实现，减小编程延时误差；
[0012](2)通过改变选通电路的选通通道，可分别产生相位差为0°、180°的2种双频驱动控制信号，增加了驱动控制信号波形种类；
[0013](3)接收装置驱动控制信号产生电路通过隔离输出电路与发射装置全桥逆变电路耦合，消除了发射装置通过驱动控制信号对接收装置进行耦合的途径。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型隔离驱动控制电路结构框图；
[0015]图2为本实用新型比较电路电路图；
[0016]图3为本实用新型与门电路电路图；
[0017]图4为本实用新型扩流电路电路图；
[0018]图5为本实用新型隔离输出电路电路图；
[0019]图6为矿用聚焦双频激电仪发射装置全桥逆变电路原理图；
[0020]图7为本实用新型输入方波信号及经过比较电路输出波形图；
[0021 ]图8为本实用新型相位差为Orad驱动控制信号及逆变输出波形图；
[0022]图9为本实用新型相位差为wad驱动控制信号及逆变输出波形图。
[0023]其中，1、比较电路，2、与门电路，3、选通电路，4、扩流电路，5、隔离输出电路，6、分压电路，7、隔离电源；图8(a)是0UT2输出波形，图8(b)是OUTl输出波形，图8(c)是OUTl与0UT2控制下生成的逆变输出双频电流波形，图9 (a)是0UT3输出波形，图9 (b)是0UT4输出波形，图9 (c)是0UT3与0UT4控制下生成的逆变输出双频电流波形。
【具体实施方式】
[0024]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白与理解，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??围的限制。
[0025]参看图1
[0026]本实施例所述的矿用聚焦双频激电仪隔离驱动控制电路，其特征在于，包括比较电路(I)、与门电路(2)、选通电路(3)、扩流电路(4)、隔离输出电路(5)、分压电路(6)及隔离电源(7)，所述比较电路(1)、与门电路(2)、选通电路(3)、扩流电路(4)、隔离输出电路(5)顺次连接，所述隔离电源(7)分别向隔离输出电路前端和后端提供隔离电压，而且通过分压电路(6)向比较电路(I)提供基准比较电压。
[0027]参看图2、图7
[0028]所述比较电路(I)由双电压比较器LM393构成，LCLK_IN与HCLK_IN为2路由同一时钟分频得到且分频系数为13、相位差为Orad、占空比均为0.5的方波信号，LCLK_IN为低频方波信号，如图7中Vl (O)所示，HCLK_IN为高频方波信号，如图7中Vh (O)所示。
[0029]LCLK_IN与基准比较电压+2.5V比较，产生2路低频方波信号LCLKl与LCLK2，分别如图 7 中 Vl (π)及 Vl (O), LCLK2 与 LCLK_IN 相位差为 Orad，LCLKl 与 LCLK_IN 相位差为 Jirad ； HCLK_IN与基准比较电压+2.5V比较，产生2路高频方波信号HCLKl与HCLK2，分别如图7中Vh(JT)及Vh
(O), HCLK2 与 HCLK_IN 相位差为 Orad，HCLKl 与 HCLK_IN 相位差为 Jirad。
[0030]参看图3、图7、图8、图9
[0031]所述与门电路(2)由四-2输入与门芯片CD4081芯片构成，LCLKl与HCLKl、LCLK2与HCLK2、LCLKl与HCLK2、LCLK2与HCLKl分别作为四个与门的2个输入端，OUTl?0UT4分别为四个与门的输出端，OUTl?0UT4的表达式如下所示:
[0032]OUTl =LCLKl与HCLKl =Vl(Jt) XVh(JT)(I)
[0033]0UT2 = LCLK2与HCLK2 = Vl(O) XVh(O)(2)
[0034]0UT3 = LCLK1 与HCLK2 = Vl(Jt) XVh(O)(3)
[0035]0UT4 = LCLK2与HCLKl =Vl(O) XVh(Jt)(4)
[0036]根据上述分析，可知OUTI输出波形如图8(b)所示，0UT2输出波形如图8 (a)所示，0UT3输出波形如图9 (a)所示，0UT4输出波形如图9 (b)所示。实际工作时，2对波形输出OUTl与0UT2、0UT3与0UT4通过选通电路(3)选择I对进行输出。当选择OUTI与0UT2输出时，输出相位差为Orad双频驱动控制信号，当选择0UT3与0UT4输出时，输出相位差为wad双频驱动控制信号。
[0037]参看图4
[0038]所述扩流电路(4)由晶体管及电阻等组成，0UT13与0UT24为输入端，输入信号为OUTl与0UT2或者0UT3与0UT4其中的I对，CONl与⑶N2为输出端，工作原理如下:当输入信号为高电平时，晶体管处于截止状态，输出低电平，当输入信号为低电平时，晶体管处于放大状态，输出高电平。因此，扩流电路(4)实现了对输入信号的电流放大、信号反相的作用。
[0039]参看图5
[0040]所述隔离输出电路(5)由光耦TLP521-2及电阻等组成，CONl与C0N2为输入端，输出端与发射装置全桥逆变电路连接，工作原理如下:当输入信号为高电平时，发光二极管导通，晶体管处于导通状态，输出低电平，当输入信号为低电平时，发光二极管截止，晶体管处于截止状态，输出高电平。因此，隔离输出电路(5)实现了对输入信号的信号隔离及反相的作用。
[0041 ] 参看图6、图8、图9
[0042]图6为发射装置全桥逆变电路原理图，Ql?Ql为4个场效应管，Drivel?Drive4分别为对应的4路驱动控制信号。当Drivel与Dri ve4为图8 (a)所示驱动控制信号，当Drive2与Drive3为图8(b)所示驱动控制信号，逆变输出双频电流波形如图图8(c)所示；当Drivel与Drive4为图9(a)所示驱动控制信号，当Drive2与Drive3为图9(b)所示驱动控制信号，逆变输出双频电流波形如图图9 (c)所示。
[0043]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种矿用聚焦双频激电仪隔离驱动控制电路，其特征在于，包括比较电路、与门电路、选通电路、扩流电路、隔离输出电路、分压电路及隔离电源，所述比较电路、与门电路、选通电路、扩流电路、隔离输出电路顺次连接，所述隔离电源分别向隔离输出电路前端和后端提供隔离电压，而且通过分压电路向比较电路提供基准比较电压。2.根据权利要求1所述的矿用聚焦双频激电仪隔离驱动控制电路，其特征在于，所述比较电路的输入信号为2路由同一时钟分频得到且分频系数为奇数、相位差为Orad、占空比均为50%的方波信号。3.根据权利要求1所述的矿用聚焦双频激电仪隔离驱动控制电路，其特征在于，所述选通电路只有2路通道可以同时选通，通过改变选通通道，可分别产生相位差为0rad、3i rad的2种双频驱动控制信号。
【文档编号】G01V3/08GK205450304SQ201620147402
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】吴淼, 刘希高, 张敏骏, 刘志民, 张金涛, 吕鸣, 吕一鸣, 周游, 刘强, 唐秀山
【申请人】中国矿业大学(北京)