基于高分辨大线检测器的设计探究.pdf

2 0 7 3 1 g O G J 第“期 电 子 测 试 ELEcTR0N| c T EST J u n． 2 o1 3 No ． ， ， 基于高分辨大线检测器的设计探究 吕 琦 ，张 佳 ，朱永刚 ，赵 维 ，刘安宁。 1 ． 中煤科工集团西安研究院，陕西西安 7 1 0 0 7 7 ；2 ． 长安大学，陕西西安 7 1 0 0 5 4 摘要高分辨电法仪具有3 2 道接收，能一次性接收采集数据。施工中会出现传感器与电极之间接触不良或传感 器损坏等情况 ， 造成接收数据异常。原检测方法存在检测繁琐、受场地制约大和人工成本大等不利因素，文中 新的检测器通过利用波段开关、蜂鸣器、高精密传感器专用夹子和供电单元，对接收大线进行检测 ， 极大地减 少了大线检测中的劳动强度，缩短了检测周期。通过实例，能够准确的检测出大线故障点， 操作简单 ，实用性 较强。 关键词高分辨电法仪；超前探测；智能检测 De s i g n a nd r e s e a r c h o f hi g h r e s o l ut i o n a n d wi de l i ne d e t e c t o r b a s e d o n L v Q q i ，Z h a n g J i a ，Z h u Y o n g g a n g ，Z h a o W e i ，L i u A n n i n g i c o a l s c i e n c e a n d I n d u s t r y G r o u p X i ’ a n I n s t i t u t e o f X i ’ a n ，S h a a n x i 7 1 0 0 7 7 2 C h a n g ’ a n U n i v e r s i t y ，X i ’ a n ，S h a a n x i 7 1 0 0 5 4 Ab s t r a c tHi g h r e s o l u t i o n e l e c t r i c a l m e t e r 3 2 r e c e i v e s a o n e ti me d a t a c o l l e c t i o n i s r e c e i v e d ． Co n s t r u c t i o n wi ll a p p e a r poor c on t a c t be t we e n t he s e ns or a nd t he e l ec t r od e o r s e ns o r i s d a ma ge d， r e s u l tin g i n a b nor m a l r e c e i ve d a t a ．Or i gi nal de t e c tion me t ho ds e x i s t t o d e t e c t c o mpl i c a t ed by s pa c e c on s t r a i nt s a nd l a bo r C O S T S a n d o t he r un f a vo r a b l e f a c t or s ，t he ne w d e t e c t o r t h r o u g h t h e u s e o f t h e b a n d s wi t c h， b u z z e r ， h i g h p r e c i s i o n s e n s o r c l i p a n d p o we r s u p p l y u n i t ， t h e r e c e i v i n g l i ne f or t e s t i ng， g r e a t l y r ed uc e l a bor i nt e n s i t y， a bi g l i ne d e t e c t i o n s hor t e n t he t e s t i ng c y c l e ．I n s t a nc e， b e a bl e t o a c c u r a t e l y de t e c t t he t h e bi g l i ne po i nt off a i l ur e， o pe r a tio n i s s i mp l e， p r a c tic a l ， s ong ． Ke y wo r d s H i 曲一 r e s o l u ti o n e l e c t r i c al i n s t rume n t ；A d v a n c e d d e t e c ti o n ；I n t e l l i g e n t d e t e c ti o n 0 概述 矿井水害是煤矿的主要灾害之一 ，随着开采水平的延 伸和开采范围的扩大，水文地质条件更为复杂 ，受水害威 胁的程度也就更为严重。Y D 3 2 A 高分辨电法仪具有很 强的预测、预报水害发生的能力，在矿井中得到了广泛的 应用。高分辨电法仪在操作上采用一次性布置3 2 根接收电 极 ，一次性完成发射和接收，极大地减轻了施工强度，缩 短了勘察时间。但是矿井下恶劣的环境极易导致接收大线 3 2 道传感器损坏 ，造成接收数据错误。而在通常情况下 ， 仪器的使用者由于缺少检测工具，常将工作正常的接收大 线主观判断为传感器损坏 ，需要返厂维修。以往若要检验 接收大线 ，通常采用万用表的通断档位测量，该方法是将 2 0| 3． ” 接收大线全部拉直摊开，用万用表的一根表笔连接3 2 芯防 爆井下航空头 1 3 2 号，另一根表笔分别连接3 2 个传感 器，判断线缆内部导线是否受到损坏。但是由于高分辨接 收大线全长6 6 米，一般需要两到三人摊开大线完成检测， 费时，费力，并且对场地的长度要求较高。在经济和时间 上都造成了浪费。Y D 3 2 A高分辨电法仪接收大线检测 器，是一种应用于判断高分辨电法仪接收大线好坏 ，检测 主机是否正常的简单、高效，快捷的检测工具。接收大线 检测器的使用，能为仪器的使用者提供一种简单、有效的 自我检测接收大线好坏的方法和工具 ；能为售后服务人员 提供一种智能的、快捷及可靠的维修工具。 1 高分辨电法仪接收大线检测器的研制 及工作原理 1 ． 1 工作原理 接收大线检测器 ，是将大线的3 2 芯防爆井下航空头 与检测器的3 2 芯防爆井下航空座相连，用检测器上的高精 密传感器专用夹子头连接大线的传感器 ，选择检测器上的 开关。检测时，如果蜂鸣器呜叫，说明该号码 的传感器与 检测器构成了回路，蜂鸣器加电工作 ，表示此道传感器正 常 ，无需维修 ，如果不呜叫，说明此道传感器损坏 ，需打 开维修。其原理图如图1 所示。 图1 检测器硬件构成 1 ． 2 组成 Y D3 2 A接收大线检测器的重要组成部分是一个 3 2 芯防爆井下航空座、 一个报警单元 s F M4 2 1 1 、6 v ～ 2 4 V 高音量蜂鸣器 、三个1 1 位的波段开关、一个高精密传 感器专用夹子、另外还有一个供电单元为整个电路提供一 个直流1 2 V的电压。高分辨接收大线检测器的开关功能定义 如下 开关1 负责选择A 档位或选择B 档位。A 档位控制检测 1 1 6 号传感器，B 档位控制检测1 7 3 2 号传感器。 开关2 开关2 共有1 l 位 ，当开关1 选择A 档位时，开关 2 负责控制检测1 1 0 号传感器。当开关1 选择B 档位时，开 关2 负责控制检测l 7 2 6 号传感器． 开关3 开关3 共有1 1 位，当开关l 选择A 档位时，开关 2 选择中控档位时，开关3 负责控制1 1 1 6 号传感器。当开 关l 选择B 档位时，开关2 选择中控梢位时，开关3 负责控制 2 7 3 2 号传感器。由于传感器内部是短接的，所以检测器 上的传感器夹子也需要短接。 1 ． 3 供 电单元 接收大线检测器 的供电单元 ，是由一块封装形式为3 串，额定容量为5 A h 的电池和保护电路构成。其输出电压范 围为9 V一1 3 V，最大短路保护电流为5 A。由于煤矿工作时 间不确定性和工作环境的特殊性，仪器在充电时常常无人 看守，考虑到安全因素 ，在供电部分设计保护电路 ，其电 池保护电路是由一片型号为MM1 4 1 4 的集成电路来实现的。 如图2 所 示 。通过MM1 4 1 4 的使用 ，在对 G I 6 S 锰酸锂 电池进 行充、放电时无需人员值守，可节约人力成本，并降低了 电池后期维护和保养的成本 ，同时也延长了电池的使用寿 命 。 l 显 l ⋯ r 瓶 萤 ， 一 l a e 一 ’ 孵 j 一4 t g 9 ⋯ ⋯ ； s 氍 般 ‘ 【 ⋯ 髂 l 麓 { 二 赣 ⋯ 埝； ’ 0 船 ～ { 污 { r ，t 、 蕊 絮 一 ’{ m 慧 上 { o 啦 鼯 ⋯ ⋯ 嚣麓 鼍 图2 供电保护电路 该I c 芯片是用以保护锂离子电池组的三到四个单体电 池，它采用一个紧凑型封装，具有过充电检测 ，过放电检 测和过流检测功能。与以往机型相 比可在外部设定死区时 间。MM1 4 1 4 参数如表所示。 表2 MM1 4 1 4 参数 1 过充电检测电压精度 | e e l l 2 消耗电流 VC E L L 4 ．4 v 5 0 A t y p 3 消耗电流 V C E L L 3 ． 5 V 2 3 A t y p 4 消耗电流 V C E L L I ． 8 2 A t y p 5 可在外部设定过充电检测死区时间 当电池电压下降 6 P F 检测 的预警信号 2 o 1 3． 1 l MM1 4 1 4 管脚定义如表3 所示 表3 MM1 4 1 4 管脚定义 1 0V l 1 S E L 2 N． C 1 2 N． C 3 C S 1 3 CON 4 N． C 1 4 N． C 5 DC HG 1 5 V1 6 N． C 1 6 V2 7 CDC 1 7 V3 8 COL 1 8 V4 9 C0 V 1 9 N． C 1 0 GND 2 0 Vc c 2 应用实例 在山西晋中灵石县煤矿进行的超前探测施工中，在对 采集到的数据进行分析时，发现第l 2 道数据出现异常，随 即进行重新采集 ，但问题依然存在。当时怀疑主机损坏， 需要返厂维修。 维修人员使用了高分辨电法仪接收大线检测器 ，对接 收大线进行检测。但由于接收大线过长且标号不清 ，无法 识别 ，所以维修人员采用的是逐一排查的方法进行检查。 首先将高分辨接收大线的航空头 固定在检测器 的航 空座 上，检测器的高精密传感器夹子与接收大线的1 3 2 号传感 器中的任意传感器相连接。将开关一选择在A 档位上 ，再 将开关2 ，从1 一l O 号档位逐～选择 ，如没有听到蜂鸣器鸣 叫，则将开关2 选择在中控档位 ，并将开关3 ，从 1 1 1 6 号 档位逐一选择。如果未听见蜂鸣器呜叫，将开关1 选择在B 档位，将开关3 从3 2 2 7 号档位逐一退回，如还未听见蜂鸣 器鸣叫，最后将开关2 从2 6 1 7 号档位逐一退 回。直到蜂鸣 器鸣叫为止，记录检测器上号码 ，标注接收大线号码 。如 有一路传感器始终未呜叫，则说明该路传感器损坏。 利用这种排查方法 ，维修人员很快的就发现1 2 号传感 器始终未呜叫，所 以说明该条高分辨接收大线第l 2 道传感 器损坏，仪器主机正常。 平顶山天安煤业七矿有限责任公司 ，送修的高分辨电 法仪，送修原因是1 0 号和3 2 号传感器检测损坏。 维修人员对接收大线进行检测 ，首先检测1 0 号传感 器 ，将高分辨接收大线的航空头 固定在检测器 的航空座 上，让检测器上的高精密传感器夹子与大线1 O 号传感器相 连接，构成回路，将开关1 选择在A 档位上 ，将开关2 选择在 1 O 号档位上，蜂鸣器呜叫，说明1 O 号传感器正常。其次检 fJ 3 2 号传感器 ，将检测器的高精密传感器夹子与大线3 2 号 传感器相连接，构成回路，将开关1 选择在B 档位上 ，将开 关2 选择在中控档位 ，将开关3 选择在3 2 号档位上，蜂鸣器 鸣叫，说明3 2 号传感器正常。因此判断仪器主机受损 ，需 要维修主机。 以上两个实例说明，通过应用高分辨电法仪接收大线 检测器，对接收大线或仪器进行判断时 ，能准确的区分出 导致数据异常的原因，缩短维修时间并为客户节约了维修 成本。 3 结论 图3实体图 通过在维修实验中的应用说明，Y D 3 2 A高分辨电 法仪接收大线检测器的研制，克服了传统检测与维修中需 要参加检测的人员众多的问题 ，并大大提高了工作效率 ， 降低了成本以及解决 了对场地的长度要求较高等客观问 题。携带轻便 、操作简单。也可以作为高分辨电法仪的配 套附件 ，配备正在使用YD 3 2 A高分辨电法仪的煤矿企 业中，可在不拆机的情况下排查造成丢点，漏测的真实原 因。 该检测器 目前还有有待改进之处 实现井下防爆 ， 在井下施工现场使用 ；提高智能化程度。实现其与主机相 连 ，只需一键式触摸检测，自动寻找主机故障以汉字显示 提醒 。 参考 文献 [ 1 ] 高致宏、王信文、何继宾、闫述 电法超前探测技 术与矿井含水构造精细探测 2 0 0 1 ． 9 [ 2 ] 刘国栋 电磁法及电法仪器的新进展和应用 石油 地球物理勘探2 0 0 4 ，3 9 [ 3 ] 刘国栋 矿产资源调查的物探方法和仪器设备 物 探与化探，第3 l 卷增刊 2 0 0 7 年1 0 月 [ 4 ] 裴克选 常用电法勘探技术的原理及其应用举例 科技创新导报 2 0 1 0 N O ． 1 9 [ 5 ] 夏祥瑞 当今物探仪器的发展趋势 物探装备 2 0 0 0 年6 月