礦山老空區(qū)探測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種礦山老空區(qū)探測裝置，包括電纜探針連接件、前置接口模塊、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、DSP處理模塊，其特征在于由多段有序連接的電纜探針連接件接收天然電磁波經(jīng)老空區(qū)反射折射后在地表形成的分布電場信號并傳輸?shù)角爸媒涌谀K，信號由前置接口模塊、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊輸送到DSP處理模塊，DSP處理模塊采集保存數(shù)據(jù)供上位機讀取做進一步分析并提取老空區(qū)特征信息直接顯示給用戶，還輸出邏輯控制信號到信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、前置接口模塊的控制端。本實用新型的有益效果在于：裝置有效接收并提取了老空區(qū)的特征信息，據(jù)此分析老空區(qū)的賦存深度、大小、狀態(tài)，探測結(jié)果唯一、定位精度高，可廣泛用于礦山老空區(qū)的勘探與防治。
【專利說明】
礦山老空區(qū)探測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本專利涉及用于地下孔隙勘探的物探儀器，尤其是一種用于礦山老空區(qū)探測的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]老空區(qū)是指礦產(chǎn)資源開采后形成的采空區(qū)、老窯和已經(jīng)報廢井的總稱。在上世紀80年代，不少礦山均采用較為落后的“房柱式”或“巷柱式”的炮采方法，小窯、小煤礦星羅棋布，礦井開挖無設(shè)計、無圖紙、無記錄，小窯的采空區(qū)范圍和狀態(tài)都沒有詳細記錄和數(shù)據(jù)。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，這些老空區(qū)有些頂板已垮落，造成地表塌陷；有些頂板尚未垮落，從地表看不到老空區(qū)存在;有些老空區(qū)已自燃，有些老空區(qū)正在著火;有些老空區(qū)已積水等等；上述問題必將為上下層及鄰近區(qū)域開采帶來重大的安全隱患。2010年3月28日13時40分，中煤集團華晉焦煤公司王家?guī)X礦發(fā)生透水事故，造成153人被困井下，經(jīng)初步推斷就是由于掘進過程中與原有老空區(qū)積水貫通所致，盡管救援非常成功，但造成的損失是巨大的，由此也造成了惡劣的社會影響。因此，老空區(qū)的探測已引起社會和礦山行業(yè)的高度重視。
[0003]以煤礦為例，煤層賦存于成層分布的煤系地層中，煤層被開采后形成采空區(qū)，破壞了原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)。當開采面積較小時，由于殘留煤柱較多，壓力轉(zhuǎn)移到煤柱上，未引起地層塌落、變形，采空區(qū)以充水或不充水的空洞形式保存下來;但多數(shù)采空區(qū)在重力和地層應(yīng)力作用下，頂板塌落、形成冒落帶、裂隙帶和彎曲帶。這些地質(zhì)因素的變化，使得采空區(qū)及其上部地層的地球物理特征發(fā)生了顯著變化，主要表現(xiàn)為:I)煤層采空區(qū)冒落帶與完整地層相比，巖性變得疏松、密實度降低，其內(nèi)部充填的松散物的視電阻率明顯高于周圍介質(zhì)，在電性上表現(xiàn)為高阻異常;煤層采空區(qū)裂隙帶與完整地層相比，巖性沒有發(fā)生明顯的變化，但由于裂隙帶內(nèi)巖石的裂隙發(fā)育，裂隙中的充入空氣致使導(dǎo)電性降低，在電性上也表現(xiàn)為高阻異常;煤層采空區(qū)冒落帶和裂隙帶若有水注入，使得松散裂隙區(qū)充盈水分達到飽和的程度，會引該區(qū)域的電導(dǎo)率迅速增加，表現(xiàn)為其視電阻率值明顯低于周圍介質(zhì)，在電性上表現(xiàn)為低阻異常;這種電性變化為以導(dǎo)電性差異為應(yīng)用前提的高密度電法、瞬變電磁法和大地電磁法等方法的應(yīng)用提供了地球物理應(yīng)用前提。2)煤層采空區(qū)與完整地層相比，地層變得疏松，介質(zhì)的密度降低，同時使傳播于其中的地震波速度下降。而它不論被什么介質(zhì)所充填，在其邊緣部位都存在一個明顯的波阻抗反射界面，采空區(qū)內(nèi)介質(zhì)和圍巖介質(zhì)的波速存在明顯的差異;利用這一物理前提可探測煤礦老空區(qū)。目前煤礦老空區(qū)地面探測技術(shù)主要包括地球物理探測法和鉆孔鉆探法。鉆孔鉆探法作為一種最為直觀的探測方法，具有探測精度高的優(yōu)勢，但鉆孔鉆探畢竟只是“一孔之見”，且工程量大、進度慢、控制范圍小的缺點也顯而易見。因此，煤礦老空區(qū)地面探測往往采用以地球物理探測方法為主，鉆探驗證為輔的技術(shù)方法。目前煤礦老空區(qū)地面探測比較成熟的方法主要有以下4種。
[0004](I)高密度電法
[0005]高密度電阻率法是常規(guī)電阻率法的一個變種，就其原理而言，仍是以巖石的電性差異為基礎(chǔ)的一類勘探方法。通過觀測和研究人工建立的地下穩(wěn)定電場的分布規(guī)律來推斷煤礦老空區(qū)是否存在。它實際上是一種陣列勘探方法，野外測量時只需將全部電極(幾十至上百根)置于測點上，然后利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機工程電測儀實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動采集，當將測量結(jié)果送入微機后，還可對數(shù)據(jù)進行處理并給出關(guān)于地電斷面分布的各種圖示結(jié)果。
[0006](2)瞬變電磁法
[0007]瞬變電磁法，簡稱TEM，屬于電磁感應(yīng)類探測方法，它遵循電磁感應(yīng)原理，其機理就是導(dǎo)電介質(zhì)在階躍變化的電磁場激發(fā)下而產(chǎn)生的渦流場效應(yīng)，即利用一個不接地的回線或磁偶極子(也可以用接地線源電偶極子)向地下發(fā)射脈沖電磁波作為激發(fā)場源(習慣上稱為“一次場”)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，脈沖電磁波結(jié)束以后，地層或地質(zhì)目標體(煤礦老空區(qū))在激發(fā)場(即“一次場”)的作用下，其內(nèi)部會產(chǎn)生感生的渦流，產(chǎn)生電磁場(習慣上稱為“二次場，，)，這種渦流有空間特性和時間特性。通過觀測和研究“二次場”的空間分布特性和時間特性，可以推測解譯地層或老空區(qū)的幾何和物性特征。
[0008](3)大地電磁法
[0009]大地電磁法屬于部分可控源與天然源相結(jié)合的一種大地電磁測深系統(tǒng)，深部構(gòu)造通過天然背景場源成像(MT)，其信息源為1Hz?100kHz，淺部構(gòu)造則通過一個新型的便攜式低功率發(fā)射器發(fā)射Ik?10kHz人工電磁信號，補償天然信號的不足，從而獲得高分辨率的成像。
[0010](4)淺層地震法
[0011]淺層地震法主要依據(jù)是通過追蹤被采煤層的反射波，視其在勘查剖面上的變化來確定采空區(qū)是否存在，并圈定其邊界。眾所周知:采空區(qū)形成了和地層完全不同的波阻抗差異。同時，采空區(qū)易形成自然塌陷，即煤層頂板和上覆地層自然塌陷充填采空區(qū)，致使上覆地層松散。因此，由于采空區(qū)的存在，在沿測線進行地震反射波法勘探時煤層的地震反射波會出現(xiàn)以下變化:①不能形成能量強、連續(xù)性較好的反射波組;②反射波組能量明顯減弱或消失;③反射波的頻率變低;④采空區(qū)下部煤層的反射波組能量變?nèi)酰B續(xù)性變差。
[0012]上述方法的共同點是在人工場作用下進行測量，把尋找固體礦產(chǎn)的物探方法應(yīng)用在老空區(qū)探測上。地面儀器測量值反映的是地質(zhì)體物性綜合值，這個物理量所顯示的是地下的那種固體礦產(chǎn)或老空區(qū)全憑解釋者的主觀經(jīng)驗。所以上述方法的探測老空區(qū)成功率只有50%左右，其根源在物探曲線的多解性。這些方法只能夠知道地下是否為低阻區(qū)或高阻區(qū)，至于是否冒落、變形、充水或不充水，水量有多大、賦存深度是多少是無法知道的。能否發(fā)明一種將老空區(qū)與地下固體礦產(chǎn)資源區(qū)分開來的方法及物探儀器，目前國內(nèi)外科技界一直沒有解決，尚無相關(guān)的研究成果和產(chǎn)品報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為了克服上述技術(shù)問題，本實用新型是提供一種能可靠監(jiān)測礦山老空區(qū)的探測裝置。
[0014]本實用新型的技術(shù)方案是:一種礦山老空區(qū)探測裝置，包括電纜探針連接件、前置接口模塊、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、DSP處理模塊，其特征在于由多段有序連接的電纜探針連接件接收天然電磁波經(jīng)老空區(qū)反射折射后在地表形成的分布電場信號并傳輸?shù)角爸媒涌谀K，信號由前置接口模塊、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊輸送到DSP處理模塊，DSP處理模塊采集保存數(shù)據(jù)供上位機讀取做進一步分析并提取老空區(qū)特征信息直接顯示給用戶，還輸出邏輯控制信號到信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、前置接口模塊的控制端。
[0015]本實用新型中，電纜探針連接件包括首端連接器(2-1)、電纜本體(2-2)、尾端連接器(2-3)、探針連接器(2-4)、探針(2-5)和終端匹配器(2-6)，首端連接器(2-1)為一用于連探測裝置或上一段電纜探針連接件的12芯航空插頭并通過電纜本體(2-2)與用于連接下一段電纜探針連接件或終端匹配器(2-6)的尾端連接器(2-3)相連接，探針(2-5)通過探針連接器(2-4)與電纜本體(2-2)相連接，每段電纜探針連接件具有獨立類型編碼、可多段有序連接使用，且其上均勻分布相距為D的8個探針連接器，首探針與首端連接器的距離為t米，尾探針與尾端連接器的距離為D-t米；電纜本體(2-2)為包括7根內(nèi)層線芯和13根外層線芯的雙層屏蔽電纜;尾端連接器(2-3)為一圓柱體，內(nèi)置有由8位串入并出移位寄存器IC1、8位并入串出移位寄存器IC2、8選I模擬開關(guān)IC3和IC4、8位撥動開關(guān)SW1、8個二極管Dl?D8和8個電阻Rl?R8組成的控制電路;探針連接器(2-4 )包括穿過電纜本體的金屬上蓋和內(nèi)置探針檢測電路板的絕緣材料下蓋，探針檢測電路板由磁珠Zl、彈性觸點SW2、電容Cl和二極管D9組成，探針(2-5)為一上端加工有用于與探針連接器下蓋連接的螺紋接頭、下端加工有易于插入泥土的圓錐體的良導(dǎo)電性金屬材質(zhì)細桿;終端匹配器(2-6)為一可連接在尾端連接器(2-3)上的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，包括電容02丄3、04丄5和電阻1?9、1?10、1?11。
[0016]本實用新型中，前置接口模塊包括電纜探針連接件接口、四運放IC5和IC7、儀表放大器IC6、二極管D10-D17、微型繼電器JD1、數(shù)字控制電位器PRl和PR2、電阻R12-R30、電容C6-C16，實現(xiàn)了電纜探針連接件接口輸入輸出信號的保護限幅和探針信號的差分放大、高通濾波、雙極性轉(zhuǎn)換放大、工頻陷波、低通濾波，并可對探針的連接狀態(tài)和通道性能進行檢測。
[0017]本實用新型中，信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊包括12個通帶頻率可控的帶通濾波器、12個增益可調(diào)節(jié)的后增益放大器、16通道輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單個帶通濾波器是由開關(guān)電容濾波芯片IC8、電阻R31-R36、電容C17和C18組成的四階帶通頻率可控濾波電路，單個后增益放大器是由運放IC9、數(shù)字控制電位器PR3、電阻R37和R38、電容C19組成的同相放大電路；16通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第I通道接雙極性信號參考點，第2通道接前置放大輸出，第3-14通道接12個后增益放大器輸出，第15通道接探針I(yè)連接狀態(tài)檢測輸出信號，第16通道接探針2連接狀態(tài)檢測輸出信號。
[0018]本實用新型中，DSP處理模塊包括DSP處理器、時鐘與復(fù)位、CPLD、RAM、R0M、閃盤、USB接口、IXD觸摸顯示組件，DSP處理器在時鐘與復(fù)位電路的驅(qū)動控制下通過總線與CPLD、RAM、ROM、閃盤、USB接口、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、IXD觸摸顯示組件交換數(shù)據(jù)，還通過CPLD輸出邏輯控制信號至RAM、R0M、閃盤、IXD觸摸顯示組件、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊和前置接口模塊的控制端;LCD觸摸顯示組件包括顯示存儲器、顯示邏輯控制、觸摸屏檢測轉(zhuǎn)換、驅(qū)動電源電路、LED背光驅(qū)動電路、帶LED背光的彩色液晶顯示屏和電阻式觸摸屏，顯示數(shù)據(jù)和控制信號由DSP處理器傳輸至顯示邏輯控制，顯示邏輯控制電路緩存數(shù)據(jù)到顯示存儲器并輸出顯示數(shù)據(jù)到彩色液晶顯示屏和輸出控制信號到驅(qū)動電源電路以管理電源、到LED背光驅(qū)動電路以調(diào)節(jié)控制背光，電阻式觸摸屏的狀態(tài)信號經(jīng)觸摸屏檢測轉(zhuǎn)換電路傳輸至DSP處理器。
[0019]本實用新型的有益效果在于:探測裝置通過多段有序連接的電纜探針連接件接收天然電磁波經(jīng)老空區(qū)反射折射后在地表形成的分布電場信號，從中提取老空區(qū)的特征信息并分析其賦存深度、大小、狀態(tài)，探測結(jié)果唯一、定位精度高，可廣泛用于礦山老空區(qū)的勘探與防治。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型專利作進一步說明。
[0021]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022]圖2是本實用新型的電纜探針連接件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖中:2-1.首端連接器，2-2.電纜本體，2-3.尾端連接器，2-4.探針連接器，2_5.探針，2-6.終端匹配器
[0024]圖3是本實用新型的電纜尾端連接器電路原理圖；
[0025]圖4是本實用新型的探針檢測原理示意圖；
[0026]圖5是本實用新型的電纜終端匹配器電路原理圖；
[0027]圖6是本實用新型的前置接口模塊電路原理圖；
[0028]圖7是本實用新型的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖8是本實用新型的單通道信號調(diào)理電路原理圖；
[0030]圖9是本實用新型的DSP處理模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0031 ]圖10是本實用新型的IXD觸摸顯示組件結(jié)構(gòu)框圖；
[0032]圖11是本實用新型探測的老空區(qū)特征信息圖。
【具體實施方式】
[0033]參見附圖1，一種礦山老空區(qū)探測裝置，包括電纜探針連接件、前置接口模塊、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、DSP處理模塊。電纜探針連接件用于接收天然電磁波經(jīng)老空區(qū)反射折射后在地表形成的分布電場信號，可在探測裝置的控制下多段有序連接使用，以解決礦山老空區(qū)探測范圍較廣的問題；電纜探針連接件接收的信號經(jīng)前置接口模塊、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊輸送到DSP處理模塊，由DSP處理模塊采集保存數(shù)據(jù)供上位機讀取做進一步分析、同時提取老空區(qū)特征信息及參數(shù)顯示在本裝置的LCD顯示屏上，便于用戶現(xiàn)成分析探測結(jié)果，本裝置的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、前置接口模塊及的電纜探針連接件均在DSP處理模塊的管理和控制下有序的進行工作，以完成指定區(qū)域的礦山老空區(qū)探測。
[0034]結(jié)合附圖，圖2是本實用新型的電纜探針連接件結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本實用新型的電纜尾端連接器電路原理圖，圖4是本實用新型的探針檢測原理示意圖，圖5是本實用新型的電纜終端匹配器電路原理圖。電纜探針連接件包括首端連接器(2-1)、電纜本體(2-2)、尾端連接器(2-3)、探針連接器(2-4)、探針(2-5)和終端匹配器(2-6)，首端連接器(2-1)為一用于連探測裝置或上一段電纜探針連接件的12芯航空插頭并通過電纜本體(2-2)與用于連接下一段電纜探針連接件或終端匹配器(2-6)的尾端連接器(2-3)相連接，探針(2-5)通過探針連接器(2-4)與電纜本體(2-2)相連接;電纜本體(2-2)為包括7根內(nèi)層線芯和13根外層線芯的雙層屏蔽電纜；尾端連接器(2-3)為一圓柱體，內(nèi)置有由8位串入并出移位寄存器1(:1、8位并入串出移位寄存器102、8選1模擬開關(guān)103和104、8位撥動開關(guān)511、8個二極管01?D8和8個電阻Rl?R8組成的控制電路;探針連接器(2-4)包括穿過電纜本體的金屬上蓋和內(nèi)置探針檢測電路板的絕緣材料下蓋，探針檢測電路板由磁珠Zl、彈性觸點SW2、電容Cl和二極管D9組成，探針(2-5)為一上端加工有用于與探針連接器下蓋連接的螺紋接頭、下端加工有易于插入泥土的圓錐體的良導(dǎo)電性金屬材質(zhì)細桿;終端匹配器(2-6)為一可連接在尾端連接器(2-3 )上的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，包括電容C2、C3、C4、C5和電阻R9、Rl O、R11。該電纜探針組件每段具有類型編碼，可多段有序連接使用，每段電纜上均勻分布相距為D的8個用于連接探針(2-5)的探針連接器(2-4)，首探針與首端連接器(2-1)的距離為t米，尾探針與尾端連接器(2-3)的距離為D-t米;類型編碼為8位二進制碼，高3位表示t-l(t的設(shè)置范圍為I?4米)，低5位表示D-UD的設(shè)置范圍為I?32米)，通過尾端連接器(2-3)內(nèi)部的撥動開關(guān)SWl設(shè)置;如類型編碼為19H的電纜探針組件，表示該段電纜上均勻分布相距為10米的8個探針，首探針與首端電連接件的距離為2米，尾探針與尾端電連接件的距離為8米。首端連接器(2-1)為一個12芯的航空插頭，其芯線的定義與尾端連接器(2-3)的12芯航空插座和終端匹配器(2-6)的12芯航空插頭的一致，均為:芯線I和2接電源VCC、芯線11和12接電源地GND、芯線10接電纜屏蔽地EGND、芯線7接探針檢測與信號地TZJC、芯線8和9接探針信號差分輸入IN+和IN-、芯線3接串行同步時鐘DCLK、芯線5接串行數(shù)據(jù)輸入Din、芯線4接串行數(shù)據(jù)輸出Dout、芯線6接移位寄存器初始化SH/LD。
[0035]電纜本體(2-2)為20芯雙層屏蔽電纜，由7根內(nèi)層線芯與空隙填充物經(jīng)內(nèi)屏蔽層編織后繞包內(nèi)隔離層，其外均勻分布13根外層線芯后繞包外隔離層，再由總屏蔽層編織后擠壓外護套而成;7根內(nèi)層線芯由銅絲或鍍錫銅絲絞合而成，均采用F46絕緣，并由絕緣的顏色加以區(qū)分，如:藍、紅、黑、棕、灰、黃、綠，其中的第I號線芯的截面積為0.2mm2、第2?7號線芯的截面積為0.3mm2，將第2和3、4和5、6和7號的兩根線芯進行絞合，絞合節(jié)距不大于15mm，將三組絞合線芯及第I號線芯(中心線)絞合而成，節(jié)距不大于外徑的20倍，空隙處采用棉線或麻繩填充起承載作用，將總絞好的線芯上采用Φ0.12mm的銅絲或鍍錫銅絲編織而成，密度不小于90%，采用PP帶或聚酯帶，一層繞包、一層縱包，搭蓋率不小于15%，不能出現(xiàn)漏包情況；13根外層線芯由銅絲或鍍錫銅絲絞合而成，均采用F46絕緣，并由絕緣的顏色加以區(qū)分，如:紅、黑、棕、灰、黃、綠、藍、白、粉紅、淡綠、橙，其中的第8和10號線芯的絕緣紅色且截面積為0.3mm2、第9和11號線芯的絕緣黑色且截面積為0.3mm2、第12?19號線芯的截面積為
0.2mm2，并在成纜好的線芯上繞包一層聚酯帶，搭蓋率不小于15%，將總成纜好的線芯上采用Φ 0.12mm的銅絲或鍍錫銅絲編織而成，密度不小于90%，采用105 °C阻燃丁晴聚合物擠壓而成，成品顏色:黑色，外徑:11.8±0.3mm，所有絕緣線芯工頻火花試驗電壓為4KV不擊穿，電纜工作環(huán)境溫度-40?+75度。電纜的第8和10號線芯接電源VCC，第9和11號線芯接電源地GND，第20號線芯在航空插頭插座處與電纜的外屏蔽層連接后用作電纜屏蔽地EGND，第I號線芯在航空插頭插座處與電纜的內(nèi)屏蔽層連接、在正常探測中作為信號地、在電纜探針自檢時用作檢測信號TZJC輸出，第2和3號線芯用作探針信號差分輸入IN+和IN-，第4號線芯用作串行同步時鐘DCLK，第6號線芯用作串行數(shù)據(jù)輸入Din，第5號線芯用作串行數(shù)據(jù)輸出Dout，第7號線芯用作移位寄存器初始化SH/LD，第12?19號線芯分別用于連接到電纜上的8個探針電連接器內(nèi)部的A端。
[0036]尾端連接器(2-3)為一圓柱體連接件，一端為電纜接入口，另一端為用于連接下一段電纜探針組件或終端匹配器的航空插座，內(nèi)置有控制電路板;控制電路板由8位串入并出移位寄存器ICl(可選芯片型號有:74!1(:164、741^164等)、8位并入串出移位寄存器102(可選芯片型號有:74HC164、74LS164等，也可由I片可編程器件PLD來實現(xiàn)IC1、IC2功能)、8選I模擬開關(guān)IC3和IC4(可選芯片型號有:0)4051、嫩乂4781^07510、1^13508等)、8位撥動開關(guān)5￥1(可電路板焊點短接代替)、8個二極管Dl?D8和8個電阻Rl?R8組成。20芯雙層屏蔽電纜電纜本體(2-2)由電纜接入口端進入，連接8個探針電連接件內(nèi)部A端的第12?19號線芯連接到控制電路板的8個探針信號輸入端，8個探針信號輸入端并接與兩片8選I模擬開關(guān)IC3、IC4的8個輸入引腳上，且8個探針信號輸入端分別連接二極管Dl?D8的陽極，二極管Dl?D8的陰極接電源VCC，與本段電纜上8個探針電連接件內(nèi)的陽極接地的二極管一起用于限幅探針輸入信號以保護內(nèi)部電路;第8、10號線芯連接首端電連接件的芯線I和2的電源VCC直接連到尾端電連接件的航空插座的芯線I和2，第9、11號線芯連接首端電連接件的芯線11和12的電源地GND直接連到尾端電連接件的航空插座的芯線11和12，第20號線芯連接首端電連接件的芯線10的電纜屏蔽地EGND直接連到尾端電連接件的航空插座的芯線10，第4號線芯連接首端電連接件的芯線3的串行同步時鐘DCLK直接連到尾端電連接件的航空插座的芯線3，第5號線芯連接首端電連接件的芯線4的串行數(shù)據(jù)輸出Dout連到控制電路板ICl的串行數(shù)據(jù)輸入端、控制電路板中IC2的串行數(shù)據(jù)輸出端連到尾端電連接件的航空插座的芯線4，第6號線芯連接首端電連接件的芯線5的串行數(shù)據(jù)輸入Din直接連到尾端電連接件的航空插座的芯線5，第7號線芯連接首端電連接件的芯線6的移位寄存器初始化SH/LD直接連到尾端電連接件的航空插座的芯線6，第2和3號線芯連接首端電連接件的芯線8和9的探針信號差分輸入IN+和IN-直接連到尾端電連接件的航空插座的芯線8和9，第I號線芯連接首端電連接件的芯線7的探針檢測與信號地TZJC直接連到尾端電連接件的航空插座的芯線7?？刂齐娐钒宓墓ぷ麟娫碫CC連接到尾端電連接件的航空插座的芯線I和2、地GND連接到尾端電連接件的航空插座的芯線11和12，控制電路板的8位串入并出移位寄存器ICl和8位并入串出移位寄存器IC2的串行同步時鐘DCLK連到連接到尾端電連接件的航空插座的芯線3、移位寄存器初始化SH/LD連接到尾端電連接件的航空插座的芯線6，兩片8選I模擬開關(guān)IC3、IC4的選擇輸出IN+和IN-連接到尾端電連接件的航空插座的芯線8和9。8位并入串出移位寄存器IC2、8位撥動開關(guān)SWl和8個電阻Rl?R8—起用于設(shè)置本段電纜的8位類型編碼，當8位撥動開關(guān)SWl均斷開時，串出移位寄存器IC2的8位并行輸入引腳由上拉電阻Rl?R8上拉為高電平，任何I位撥動開關(guān)合上，則其對應(yīng)的IC2輸入端為低電平?？刂齐娐钒骞ぷ鬟^程如下:(I)若本段電纜的首端電連接件與探測裝置連接；(2)由探測裝置將移位寄存器初始化SH/LD置0，8位串入并出移位寄存器ICI的8個輸出引腳被初始化為低電平，同時串出移位寄存器IC2的8個并行輸入引腳上被加載到IC2內(nèi)部的移位寄存器；(3)由探測裝置將移位寄存器初始化SH/LD置1，使移位寄存器IC1、IC2進入移位狀態(tài)；(4)探測裝置發(fā)出16位串行數(shù)據(jù)Dout和串行同步時鐘DCLK，16位串行數(shù)據(jù)被逐位移入ICl、IC2，同時ICl內(nèi)部的8位初始化碼、IC2內(nèi)部的8位類型編碼被逐位移出到尾端電連接件的航空插座的芯線4; (5)如果尾端電連接件的航空插座上連接的是終端匹配器6，則芯線4與芯線5短接，第(4)步移出的串行數(shù)據(jù)通過芯線5返回到首端電連接件的Din，探測裝置便可同步逐位移入本段電纜的8位初始化碼和8位類型編碼；(6)如果尾端電連接件的航空插座上連接的是下一段電纜探針組件，第(4)步移出的串行數(shù)據(jù)通過尾端電連接件的航空插座的芯線4移入下一段電纜探針組件，一直到連接有終端匹配器的電纜探針組件才可通過尾端電連接件的航空插座的芯線5返回數(shù)據(jù)到探測裝置，(7)探測裝置只要連續(xù)發(fā)出多組16位串行數(shù)據(jù)Dout和串行同步時鐘DCLK，便可由返回數(shù)據(jù)得知所連接電纜探針組件數(shù)量、類型及探針的連接狀態(tài)等信息；(8)正常探測時，探測裝置根據(jù)第(7)步得到的連接狀態(tài)信息發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的選通控制碼，即可選擇任一連接的探針與探測裝置差分輸入信號線IN+或IN-接通，從而實現(xiàn)了探測過程中的點距和極距的靈活調(diào)節(jié)。每段電纜探針組件的選通控制碼為8位，高4位控制8選I模擬開關(guān)IC4以選通信號線IN+所需的探針連接，低4位控制8選I模擬開關(guān)IC3以選通信號線IN-所需的探針連接；高、低4位控制碼的定義一致，以低4位控制碼為例:bit3 = I不選通本段探針作為信號線IN-，后續(xù)bit2?bitO無限，bit3 = 0選通本段探針作為信號線IN-，bit2?bit0 = 000、001、010、011、100、101、110、111則分別選通探針11、了2、了3、了4、了5、了6、了7、丁8。
[0037]探針連接器(2-4)包括上蓋、下蓋兩部分，上蓋由鋁、銅或不銹鋼等金屬材料經(jīng)機加工而成，下蓋則采用超高分子聚乙烯、聚四氟乙烯等絕緣材料澆注或機加工而成。電纜本體從上蓋穿過后固定并使其外屏蔽層與上蓋可靠連接、內(nèi)屏蔽層和一外層線芯連線至探針檢測電路板的G端和A端，探針(2-5)由下蓋的探針旋入螺孔旋入并短接探針檢測電路板上的兩彈性觸點；探針檢測電路板由磁珠Zl、彈性觸點SW2、電容Cl和二極管D9組成。探針(2-5)為一具有良導(dǎo)電性的金屬材質(zhì)細桿，上端部分的螺紋接頭用于與探針電連接器相連，下端部分的圓錐體可使探測桿插入泥土更為容易，中間為細長圓柱體。探針由下蓋的探針旋入螺紋孔旋入時，內(nèi)螺紋對探針起到固定作用，當探針旋入到一定深度即可將探針檢測電路板上的兩彈性觸點SW2短接，其具體工作過程如下:(I)在探針連接狀態(tài)檢測時，由探測裝置發(fā)出需檢測探針對應(yīng)的選通控制碼到尾端電連接件并通過電纜的第I號線芯TZJC(與電纜內(nèi)屏蔽層短接)輸出探針檢測信號到探針檢測電路板的G端，探針檢測信號經(jīng)二極管D9、彈性觸點SW2、磁珠Zl到探針檢測電路板的A端，A端通過電纜的第12?19號線芯中的一根連接到尾端電連接件內(nèi)部的控制電路板的8選I模擬開關(guān)輸入引腳，模擬開關(guān)選通輸出引腳連接到電纜的第2、3號線芯(兩個輸入通道，每次可檢測兩根探針)，經(jīng)首端電連接件與探測裝置連接，探測裝置根據(jù)返回的檢測信號判斷并給出探針的連接狀態(tài)以及電纜的通斷情況；
(2)在正常探測情況下，電纜的第I號線芯TZJC通過探測裝置內(nèi)部接信號地(即是探針檢測電路板的G端接信號地)，由探測裝置發(fā)出選通控制碼到尾端電連接件以選擇需要測試的兩根探針連接到電纜的第2、3號線芯作為IN+、IN-輸入到探測裝置內(nèi)部測試電路，此時，探針檢測電路板的二極管D9的陽極接信號地，與尾端電連接件內(nèi)部的陰極接電源VCC的二極管一起用于限幅探針輸入信號以保護內(nèi)部電路，探針接收的信號經(jīng)彈性觸點SW2、磁珠Zl到探針檢測電路板的A端，A端通過電纜的第12?19號線芯中的一根連接到尾端電連接件內(nèi)部的控制電路板的8選I模擬開關(guān)輸入引腳，模擬開關(guān)選通輸出到電纜的第2、3號線芯，經(jīng)首端電連接件連接到探測裝置內(nèi)部測試電路。
[0038]探針(2-5)用于接收天然電場信息，在探測過程中它既接收地殼內(nèi)場信號，不可避免地也接收了空間的電磁干擾信號;為避免空間電磁干擾對探測的影響，在彈性觸點SW2與接信號地G端之間串接高頻特性較好的瓷片電容Cl(優(yōu)選高頻零溫漂黑點瓷片電容)。由于天然電場的信號頻段在甚低頻(3?30KHz)范圍，為有效的提取天然電場信息，在彈性觸點SW2與A端之間串接有高頻濾波磁珠Zl ο磁珠ZI等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變化，它比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時呈現(xiàn)阻性，所以能在相當寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高濾波效果;磁珠由鐵氧磁體組成，電感由磁芯和線圈組成，磁珠把交流信號轉(zhuǎn)化為熱能，電感把交流存儲起來，緩慢的釋放出去;鐵氧體磁珠不僅可用于電路中濾除高頻噪聲，還可廣泛應(yīng)用于其它電路，其體積可以做得很小;特別是在數(shù)字電路中，由于脈沖信號含有頻率很高的高次諧波，也是電路高頻輻射的主要根源，所以可在這種場合發(fā)揮磁珠的作用。
[0039]終端匹配器(2-6)為一可連接在尾端連接件3上的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，包括電容C2、C3、〇4、05和電阻1?9、1?10、1?11，由于電路結(jié)構(gòu)簡單，將其制作并安裝在一個12芯航空插頭內(nèi)部，該航空插頭的芯線定義與首端連接器(2-1)的一致。電路中，電解電容C5與瓷片電容C2—起用作電源線上的退耦電容，電容C3和C4為高頻特性較好的瓷片電容，用于正常探測中濾除兩差分信號線上的高頻干擾；電阻R9用于串行時鐘線與串行數(shù)據(jù)線的阻抗匹配，電阻RlO用于移位寄存器初始化SH/LD信號線的上拉，電阻Rll與前置接口模塊內(nèi)的R12用于匹配差分信號線路阻抗，以減少兩差分信號線間的差模干擾。
[0040]參見附圖6，前置接口模塊包括電纜探針連接件接口、四運放IC5和IC7、儀表放大器IC6、二極管D10-D17、微型繼電器JD1、數(shù)字控制電位器PRl和PR2、電阻R12-R30、電容C6-C16。二極管D1-D17用于限幅保護DSP處理模塊與電纜探針連接件的輸入輸出信號線，其中
010、011保護了00^信號線，012、013保護了00爪信號線，014、015保護了0001]1'信號線，016、017保護了3!1/0)信號線。由105(:、1050、1?13、1?14、06丄7、？1?1組成的電路在正常測試情況下是一個全差分放大器，其輸出增益由數(shù)字控制電位器PRl調(diào)節(jié)(R13 = R14)，增益A=1+(R13+R14)/PRl;在探針連接狀態(tài)檢測時，將數(shù)字控制電位器PRl的抽頭設(shè)置為開路，電路相當于兩個緩沖器，直接將探針上的檢測電壓緩沖到模數(shù)轉(zhuǎn)換器;C6 = C7為高頻濾波電容，優(yōu)選高頻特性較好的瓷片電容。IC5B、R15?R18、C8、C9組成一個高通濾波與直流偏移修正電路(其中，R15= R16、R17 = R18、C8 = C9)，用于消除輸入信號中的直流偏移、濾除測試范圍以外的低頻成分，高通濾波截止頻率丨=1/2礎(chǔ)1708。106、1054、1?19、1?20、？1?2組成雙極性轉(zhuǎn)換放大電路，IC5A與R19、R20決定雙極性信號的參考點電壓Vref，IC6與PR2組成差分信號到雙極性信號的轉(zhuǎn)換放大電路，數(shù)字控制電位器PR2用于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)A=1+2R/PR2(R為儀表放大器IC6內(nèi)部的反饋電阻)。比7六、1078、1?21~1?25(其中，R21 =R22 = 2R23)、C10~C12(其中，ClO = Cl I =C12/2)組成一個深度負反饋的高Q值陷波器，陷波頻率f=l/2JiR21C10(需合理選擇R21、C10，使f = 50Hz)，調(diào)節(jié)R24與R25之比值以改變陷波器Q值。IC7C、IC7D、R26?R29(其中，R26 =R27 = R28 = R29)、C13?C16(其中，C13 = C14 = C15 = C16)組成一個四階低通濾波器，用于濾除測試范圍之外的高頻成分，低通濾波截止頻率f=l/2JiR26C13。微型繼電器JDl在DSP處理模塊輸出控制信號JCKZ為低電平時，信號線屏蔽層與儀器內(nèi)部的儀器內(nèi)部模擬地接通;在控制信號JCKZ為高電平時，信號線屏蔽層與DSP處理模塊輸出的檢測信號TZJCXH接通;從而實現(xiàn)了對探針的連接狀態(tài)和通道性能的自動檢測。前置接口模塊的四運放為低功耗、低噪聲的單電源運放，可選型號有:AD8574、TLC274、LT1016等;儀表放大器為一個增益控制電阻外接的儀表放大器，可選型號有:MAX4194、AD623等;數(shù)字控制電位器用的是XI⑶R公司的X9241，還可選MAX、AD、DS、CAT等公司的同類產(chǎn)品；微型繼電器選用AGN21003或AGN20003。
[0041]圖7是本實用新型的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)框圖，圖8是本實用新型的單通道信號調(diào)理電路原理圖；信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊包括12個通帶頻率可控的帶通濾波器、12個增益可調(diào)節(jié)的后增益放大器、16通道輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中一個(其余類同)帶通濾波器為由由開關(guān)電容濾波芯片IC8、電阻R31-R36、電容C17和C18組成的四階帶通頻率可控濾波電路，電路中C17、C18為電源去耦電容，取電阻R31 = R34、R32 = R35、R33 = R36，帶通濾波中心頻率由DSP處理器經(jīng)CPLD輸出的f Βρακχ(12路各不相同)決定f bpx = fepcLKx/100，Q值=R33/R32，電路放大倍數(shù)A=[ R33/R31]2;在電路參數(shù)選擇時，將12個帶通濾波器的放大倍數(shù)設(shè)置一致(放大倍數(shù)可在1-10之間選取)，通過選取不同的R32使12個帶通濾波器具有不同的帶通濾波中心頻率和Q值，以保證12個帶通的頻率范圍能覆蓋所需的測試頻率范圍。其中一個(其余類同)后增益放大器由運放IC9、數(shù)字控制電位器PR3、電阻R37和R38、電容C19組成的同相放大電路，數(shù)字控制電位器PR3用于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)A=R38/PR3 (放大倍數(shù)可在1-100之間進行調(diào)節(jié))，R37為輸入適配電阻取R37=R38，C19為高頻濾波電容，運放IC9可由單運放、雙運放或四運放實現(xiàn)，本專利中優(yōu)選低功耗、低噪聲的單電源運放AD8599、OP285、OP297等；由于該電路于12個帶通濾波器之后，而前置信號經(jīng)12個帶通濾波器選頻后的輸出大小不一，故需調(diào)節(jié)數(shù)字控制電位器PR3，使信號既不失真又能滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器分辨率較高的要求。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為16通道輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，第I通道接雙極性信號參考點，用于正常探測時與12個后增益放大器輸出相減以得到雙極性信號;第2通道接前置放大輸出，用于調(diào)節(jié)數(shù)字控制電位器PRl和PR2，以保證信號在前置放大既不失真又能得到有效的放大;第3-14通道接12個后增益放大器輸出，正常探測時與第I通道的雙極性信號參考點相減以得到雙極性信號;第15通道接探針I(yè)連接狀態(tài)檢測輸出信號和第16通道接探針2連接狀態(tài)檢測輸出信號，用于探針連接狀態(tài)檢測和調(diào)節(jié)數(shù)字控制電位器PR1。本專利模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的ADC可選采用TI公司生產(chǎn)的 16通道的ADS7953( 12-bit)、ADS7957(10-bit)、ADS7961(8_bit)系列芯片，模擬電源電壓為2.7V?5.25V、數(shù)字電源電壓為1.7V?5.25V，采樣率高達IMHz，20MHz的SPI接口 ；它具有精度高、體積小、通道多、使用靈活等特點。模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將數(shù)字信號傳輸至DSP處理模塊，同時DSP可根據(jù)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出值，通過CPLD對后前置增益放大電路、后增益放大電路進行自動控制和調(diào)節(jié)，以保證測量數(shù)據(jù)的分辨率和測量精度。
[0042]圖9是本實用新型的DSP處理模塊結(jié)構(gòu)框圖，圖10是本實用新型的LCD觸摸顯示組件結(jié)構(gòu)框圖；DSP處理模塊包括DSP處理器、時鐘與復(fù)位、CPLD、RAM、ROM、閃盤、USB接口、LCD觸摸顯示組件，DSP處理器在時鐘與復(fù)位電路的驅(qū)動控制下通過總線與CPLD、RAM、R0M、閃盤、USB接口、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、IXD觸摸顯示組件交換數(shù)據(jù)，還通過CPLD輸出邏輯控制信號至RAM、R0M、閃盤、IXD觸摸顯示組件、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊和前置接口模塊的控制端。DSP(Digital Signal Processor數(shù)字信號處理器)是一種用于實時完成數(shù)字信號處理的微處理器，DSP可選用TI公司TMS320系列的C3X或C67X浮點處理器、AD公司的ADSP21XXX浮點處理器、AT&T公司的DSP32XX浮點處理器、MOTOROLA公司的MC960XX浮點處理器、NEC公司的UPD772XX浮點處理器，本專利采用TI公司TMS320系列的C672X浮點DSP。時鐘與復(fù)位電路分別為DSP提供工作時鐘和上電復(fù)位信號;ROM用于保存裝置的執(zhí)行程序和參數(shù);RAM用于保存裝置程序運行過程的中間數(shù)據(jù);CPLD(Complex Programmable Logic Device)采用了靜態(tài)功耗極低的ispMACH4000Z系列復(fù)雜邏輯可編程器件，是裝置其它電路與DSP的邏輯輸入輸出接口，完成本儀器的地址譯碼、數(shù)據(jù)傳輸、控制輸出、信息加密等功能。信號處理模塊的DSP可根據(jù)用戶指令，通過CPLD向前置接口模塊發(fā)出控制信號，以實現(xiàn)探針連接狀態(tài)檢測和正常探測的選擇；同時，DSP接收模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路所傳輸過來的數(shù)字信號，進行分析處理后產(chǎn)生增益控制信號并通過CPLD控制前置接口增益、后增益放大電路，實現(xiàn)了對不同大小信號的自適應(yīng)放大;完成以上的自檢和設(shè)置控制之后，DSP通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對探針所獲取的天然電磁波經(jīng)老空區(qū)反射折射后在地表形成的分布電場信號進行采集，并結(jié)合增益控制碼將采集的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為探針所獲取的實際值并保存到閃盤中(以供上位機通過USB接口或DSP通過內(nèi)部總線讀取分析處理)和送IXD觸摸顯示屏顯示。IXD觸摸顯示組件包括顯示存儲器、顯示邏輯控制、觸摸屏檢測轉(zhuǎn)換、驅(qū)動電源電路、LED背光驅(qū)動電路、帶LED背光的彩色液晶顯示屏和電阻式觸摸屏，顯示數(shù)據(jù)和控制信號由DSP處理器傳輸至顯示邏輯控制，顯示邏輯控制電路緩存數(shù)據(jù)到顯示存儲器并輸出顯示數(shù)據(jù)到彩色液晶顯示屏和輸出控制信號到驅(qū)動電源電路以管理電源、到LED背光驅(qū)動電路以調(diào)節(jié)控制背光，電阻式觸摸屏的狀態(tài)信號經(jīng)觸摸屏檢測轉(zhuǎn)換電路傳輸至DSP處理器。綜合考慮可視度、可操作性和低功耗等因素，LCD觸摸顯示屏尺寸應(yīng)在3英寸到6英寸之間選擇。儀器的自檢和正常探測均可在LCD觸摸顯示屏的顯示提示下通過觸摸操作實現(xiàn)。探測結(jié)束，可通過LCD觸摸顯示屏的觸摸選擇操作，由DSP經(jīng)內(nèi)部總線讀取內(nèi)部閃盤中的探測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行數(shù)字抗混濾波、FFT變換與頻譜細化、譜線搜索等方法處理后可得到圖11是本實用新型探測的老空區(qū)特征信息圖。
[0043]圖11所示是測線中一個測點的老空區(qū)特征信息圖，根據(jù)主頻頻率fz可計算其賦存深度h = 1591.58(1/6^5,由主頻幅值E(t)可定性分析老空區(qū)是處于填充、塌陷、充水等狀態(tài)，結(jié)合多個測點的不同深度的探測結(jié)果可基本確定老空區(qū)的大小范圍。
[0044]綜上所述，本實用新型的礦山老空區(qū)探測裝置通過多段有序連接的電纜探針連接件接收天然電磁波經(jīng)老空區(qū)反射折射后在地表形成的分布電場信號，從中提取老空區(qū)的特征信息并分析其賦存深度、大小、狀態(tài)，有效的解決了傳統(tǒng)物探工程中測線布置工程量大、探測效率低的問題;探測裝置可通過編程靈活配置各測點的點距和極距，有序地采集各測點數(shù)據(jù)，減少了探測數(shù)據(jù)的時空差異，提高了收集信息的可用度。探測裝置抗干擾能力強、接收信號穩(wěn)定、探測結(jié)果唯一、定位精度高，可廣泛用于礦山老空區(qū)的勘探與防治。
【主權(quán)項】
1.一種礦山老空區(qū)探測裝置，包括電纜探針連接件、前置接口模塊、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、DSP處理模塊，其特征在于由多段有序連接的電纜探針連接件接收天然電磁波經(jīng)老空區(qū)反射折射后在地表形成的分布電場信號并傳輸?shù)角爸媒涌谀K，信號由前置接口模塊、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊輸送到DSP處理模塊，DSP處理模塊采集保存數(shù)據(jù)供上位機讀取做進一步分析并提取老空區(qū)特征信息直接顯示給用戶，還輸出邏輯控制信號到信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、前置接口模塊的控制端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山老空區(qū)探測裝置，其特征在于:所述的電纜探針連接件包括首端連接器(2-1 )、電纜本體(2-2)、尾端連接器(2-3)、探針連接器(2-4)、探針(2-5)和終端匹配器(2-6)，首端連接器(2-1)為一用于連探測裝置或上一段電纜探針連接件的12芯航空插頭并通過電纜本體(2-2)與用于連接下一段電纜探針連接件或終端匹配器(2-6)的尾端連接器(2-3)相連接，探針(2-5)通過探針連接器(2-4)與電纜本體(2-2)相連接，每段電纜探針連接件具有獨立類型編碼、可多段有序連接使用，且其上均勻分布相距為D的8個探針連接器，首探針與首端連接器的距離為t米，尾探針與尾端連接器的距離為D-t米;電纜本體(2-2)為包括7根內(nèi)層線芯和13根外層線芯的雙層屏蔽電纜;尾端連接器(2-3)為一圓柱體，內(nèi)置有由8位串入并出移位寄存器ICl、8位并入串出移位寄存器IC2、8選I模擬開關(guān)IC3和IC4、8位撥動開關(guān)SW1、8個二極管Dl?D8和8個電阻Rl?R8組成的控制電路;探針連接器(2-4)包括穿過電纜本體的金屬上蓋和內(nèi)置探針檢測電路板的絕緣材料下蓋，探針檢測電路板由磁珠Zl、彈性觸點SW2、電容Cl和二極管D9組成，探針(2-5)為一上端加工有用于與探針連接器下蓋連接的螺紋接頭、下端加工有易于插入泥土的圓錐體的良導(dǎo)電性金屬材質(zhì)細桿；終端匹配器(2-6)為一可連接在尾端連接器(2-3)上的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，包括電容C2、〇3、04丄5和電阻1?9、1?10、1?11。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山老空區(qū)探測裝置，其特征在于:所述的前置接口模塊包括電纜探針連接件接口、四運放IC5和IC7、儀表放大器IC6、二極管D10-D17、微型繼電器JD1、數(shù)字控制電位器PRl和PR2、電阻R12-R30、電容C6-C16，實現(xiàn)了電纜探針連接件接口輸入輸出信號的保護限幅和探針信號的差分放大、高通濾波、雙極性轉(zhuǎn)換放大、工頻陷波、低通濾波，并可對探針的連接狀態(tài)和通道性能進行檢測。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山老空區(qū)探測裝置，其特征在于:所述的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊包括12個通帶頻率可控的帶通濾波器、12個增益可調(diào)節(jié)的后增益放大器、16通道輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單個帶通濾波器是由開關(guān)電容濾波芯片IC8、電阻R31-R36、電容C17和C18組成的四階帶通頻率可控濾波電路，單個后增益放大器是由運放IC9、數(shù)字控制電位器PR3、電阻R37和R38、電容C19組成的同相放大電路；16通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第I通道接雙極性信號參考點，第2通道接前置放大輸出，第3-14通道接12個后增益放大器輸出，第15通道接探針I(yè)連接狀態(tài)檢測輸出信號，第16通道接探針2連接狀態(tài)檢測輸出信號。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山老空區(qū)探測裝置，其特征在于:所述的DSP處理模塊包括DSP處理器、時鐘與復(fù)位、CPLD、RAM、ROM、閃盤、USB接口、LCD觸摸顯示組件，DSP處理器在時鐘與復(fù)位電路的驅(qū)動控制下通過總線與CPLD、RAM、ROM、閃盤、USB接口、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、IXD觸摸顯示組件交換數(shù)據(jù)，還通過CPLD輸出邏輯控制信號至RAM、ROM、閃盤、IXD觸摸顯示組件、信號調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊和前置接口模塊的控制端；LCD觸摸顯示組件包括顯示存儲器、顯示邏輯控制、觸摸屏檢測轉(zhuǎn)換、驅(qū)動電源電路、LED背光驅(qū)動電路、帶LED背光的彩色液晶顯示屏和電阻式觸摸屏，顯示數(shù)據(jù)和控制信號由DSP處理器傳輸至顯示邏輯控制，顯示邏輯控制電路緩存數(shù)據(jù)到顯示存儲器并輸出顯示數(shù)據(jù)到彩色液晶顯示屏和輸出控制信號到驅(qū)動電源電路以管理電源、到LED背光驅(qū)動電路以調(diào)節(jié)控制背光，電阻式觸摸屏的狀態(tài)信號經(jīng)觸摸屏檢測轉(zhuǎn)換電路傳輸至DSP處理器。
【文檔編號】G01V3/12GK205620558SQ201620195432
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】黃采倫, 王靖, 陳超洋, 周博文, 南茂元
【申請人】湖南科技大學(xué)