主动式矿用生命探测仪的研究与设计

发布时间：2017-10-20 02:13

  本文关键词：主动式矿用生命探测仪的研究与设计

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【摘要】：近年来，国内外屡次发生各种重大自然灾害，新疆和田地震、青海玉树地震、山西王家岭煤矿透水事故、新疆阜康矿难、智利矿难等灾难还历历在目。这些人为事故和无法避免的自然灾害多次对人类赖以生存的家园造成破坏，夺去了无数同胞的生命。目前所使用的生命探测仪在矿难救援方面仍然存在一些不足，，比如探测距离以及对被困人员的定位精确度不够。因此，研究一种先进的生命探测仪器对于提高灾害救援能力有着很大的作用。 本文提出了一种应用在煤矿环境的主动探测方法，并设计了一种基于雷达波的主动式生命探测仪。目前各种救援场合广泛应用的生命探测仪都是被困人员被动的等待救援人员对其生命体征进行探测然后对其实施救援。在煤矿事故现场，救援所面临的环境十分复杂，依靠被动式生命探测仪来对被困人员进行搜救其效率是有限的。本文设计的主动式矿用生命探测仪主要是依靠煤矿工作人员在井下进行作业时必须所要携带的安全生产设备作为一个承载平台，将发射端集成到此平台上，当工作人员发生意外时，发射端将主动发出求救信号，当地面的接收机收到求救信号并对其进行处理分析就能及时的实施救援动作。主动式生命探测仪发出的求救信号要强于人体自身所发出的电磁波，同时由于是单程的传播，在传播过程中的损耗也要小于被动式生命探测仪的信号。由此可见，主动式矿用生命探测仪将会使得探测距离得到提高，从而提高救援的效率，在矿难救援方面将会发挥比较重要的作用。 本文首先分析目前煤矿所使用的基于雷达的被动式生命探测仪和井下RFID系统，提出主动探测的生命探测方法。在此基础上，设计了电源对各部分的供电电路以及微处理器的电路，从而设计了由振动传感器，单片机，微型雷达发射器以及电源组成的简单的发射端系统。最后选择了侦察接收机作为接收端的接收器，并通过以往的实验数据选取了合适的通信频率作为探测信号的频率。主动式矿用生命探测仪期望能够较大幅度提高有效探测距离，为研发实用的矿用生命探测仪提供可行的理论支持、实践依据和设计思路。
【关键词】：矿难救援 主动生命探测 雷达信号 侦察接收 提高探测距离
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD772
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 引言8-10
• 1.2 生命探测仪的原理及其发展现状10-16
• 1.2.1 红外生命探测仪11-12
• 1.2.2 音频生命探测仪12-13
• 1.2.3 雷达生命探测仪13-14
• 1.2.4 DKL 生命探测仪14-15
• 1.2.5 其他生命探测仪15-16
• 1.3 研究意义16-17
• 1.4 论文主要内容17-18
• 2 被动式雷达生命探测仪18-26
• 2.1 被动式雷达生命探测仪的工作原理和多普勒效应18-20
• 2.2 被动式雷达生命探测仪的总体结构20-24
• 2.3 被动式雷达生命探测仪的矿用分析24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 矿用 RFID 系统26-32
• 3.1 RFID 的含义26
• 3.2 RFID 系统的基本组成和工作原理26-29
• 3.2.1 RFID 系统的基本组成26-28
• 3.2.2 RFID 的工作原理28-29
• 3.3 矿用 RFID 系统对于生命探测的影响因素29-30
• 3.4 本章小结30-32
• 4 主动式矿用生命探测系统32-40
• 4.1 主动式矿用生命探测系统的系统结构和原理32-33
• 4.2 主动式矿用生命探测系统发射端33-35
• 4.3 主动式矿用生命探测系统接收端35-39
• 4.3.1 雷达接收机35-37
• 4.3.2 雷达侦察接收机37
• 4.3.3 接收端接收机37-39
• 4.4 本章小结39-40
• 5 发射端硬件电路设计40-55
• 5.1 MCU 部分电路设计40-42
• 5.2 传感器电路部分42-46
• 5.2.1 体温传感器42-44
• 5.2.2 振动传感器44-46
• 5.3 电源部分46-51
• 5.3.1 电源供电分析46-49
• 5.3.2 电源选型49-51
• 5.4 发射端整体部分及其安全规范51-52
• 5.5 发射端工作流程52-54
• 5.6 本章小结54-55
• 6 主动式矿用生命探测仪信号分析55-62
• 6.1 电磁波在煤矿巷道的传输特性55-58
• 6.1.1 煤矿巷道粉尘对电磁波传输的影响55-57
• 6.1.2 巷道壁对电磁波传输的影响57-58
• 6.2 超宽带雷达的特性及其穿透能力58-60
• 6.2.1 超宽带雷达58-59
• 6.2.2 超宽带雷达的穿透性能分析59-60
• 6.3 发射端发射信号的频率选择60-61
• 6.4 本章小结61-62
• 7 结论与展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66

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本文编号：1064656