矿用孔—巷瞬变电磁仪关键技术研究

发布时间：2021-08-14 18:23

　　瞬变电磁法是一种重要的地球物理探测技术,在煤矿井下主要用于探测含水地质体、导水构造等异常体。矿用瞬变电磁方法具有施工简便、快捷以及成本低廉等优点,已被煤矿广泛采用,在煤矿安全生产方面发挥着重要作用。但随着煤矿机械化程度和生产能力的不断提高,以及开采深度的不断增加,对矿用瞬变电磁装备探测精度提出了更高的要求,本文针对瞬变电磁法在井下遇到的难题,研究了矿用孔-巷瞬变电磁法的可行性,系统设计了孔-巷瞬变电磁仪,对多路合成发射和三分量磁感应接收探头实现的关键技术进行研究,试制出孔-巷瞬变电磁仪,提高了孔-巷瞬变电磁仪的探测精度和探测距离,为煤矿安全高效生产提供了有力的技术支持,主要成果如下:（1）本文从矿用孔-巷瞬变电磁探测基础原理出发,研究了不同形状发射线圈的磁场特性,确定了发射线圈的形状和匝数,并根据多场空间磁感应强度的矢量叠加原理,设计了多路合成发射技术的实施方案,研制了合成发射电路。（2）通过研究瞬变电磁二次场信号的特性以及磁性材料与接收信号的关系,研究制定了三分量磁感应加姿态测量接收探头的设计实施方案,实现了小体积、三分量接收的磁感应探头及其内部差动放大电路、信号切换电路、姿态测量电... 

【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 技术路线
第2章 矿用孔-巷瞬变电磁探测原理
    2.1 瞬变电磁理论基础
    2.2 矿用孔-巷瞬变电磁法
        2.2.1 矿用孔-巷瞬变电磁原理
        2.2.2 矿用孔-巷瞬变电磁观测系统设计
    2.3 矿用孔-巷瞬变电磁探测的主要影响因素
        2.3.1 铁磁物质干扰
        2.3.2 周期性与非周期性噪声干扰
        2.3.3 工作区的积水
第3章 矿用孔-巷瞬变电磁仪的整体设计
    3.1 主控部分
    3.2 合成发射部分
    3.3 接收部分
    3.4 电源部分
    3.5 软件部分
    3.6 可靠性设计
    3.7 矿用孔-巷瞬变电磁仪的技术指标
第4章 合成发射部分的实现
    4.1 发射线圈的设计
    4.2 发射电路
        4.2.1 发射频率与波形的选择
        4.2.2 互锁电路
        4.2.3 H桥驱动隔离电路
        4.2.4 H桥电路
        4.2.5 吸收保护电路实现
    4.3 合成发射的实现
第5章 接收探头的实现
    5.1 接收原理
    5.2 三分量线圈设计
        5.2.1 磁芯的选择
        5.2.2 线圈的绕制
    5.3 姿态测量
        5.3.1 姿态测量传感器选择
        5.3.2 重力加速度传感器测量原理
        5.3.3 姿态测量电路
    5.4 差动放大电路
    5.5 分时切换电路
    5.6 电源电路
    5.7 探头的结构设计
第6章 实验室测试以及现场试验
    6.1 实验室测试
        6.1.1 合成发射测试
        6.1.2 探头频响测试
        6.1.3 探头等效接收面积测试
        6.1.4 工频抑制比测试
        6.1.5 最小可分辨信号测试
    6.2 井下试验
        6.2.1 试验过程
        6.2.2 试验数据分析
        6.2.3 试验结论
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]矿井瞬变电磁低阻干扰体测试研究[J]. 靳吉祥,王少飞.  矿业安全与环保. 2018(01)
[2]瞬变电磁法在煤矿防治水工作中的应用[J]. 李旭春.  山东煤炭科技. 2018(01)
[3]煤矿井下瞬变电磁探测影响因素及应对措施[J]. 王有宇.  山东煤炭科技. 2017(09)
[4]差动放大电路双端输出波形的测量方法[J]. 许长安.  电子技术. 2017(09)
[5]电性源地-井瞬变电磁法三分量响应特征分析[J]. 武军杰,李貅,智庆全,戚志鹏,郭建磊,邓晓红.  地球物理学进展. 2017(03)
[6]地—井瞬变电磁响应三维时域有限差分模拟[J]. 许新刚,徐正玉.  物探与化探. 2017(03)
[7]瞬变电磁法在煤矿防水中的应用研究[J]. 董宇婕.  山西大同大学学报(自然科学版). 2017(01)
[8]基于趋势面分析的瞬变电磁弱异常提取方法[J]. 程建远,李博凡,范涛,刘磊.  煤炭学报. 2015(12)
[9]截流及限流保护电路在本安电源中的应用[J]. 王冰纯,田小超,贾茜.  煤炭技术. 2015(10)
[10]瞬变电磁法理论的探测深度问题[J]. 吴信民,张振坤,徐剑波.  地球物理学进展. 2015(03)

博士论文
[1]矿井全空间小线圈瞬变电磁探测技术及应用研究[D]. 梁庆华.中南大学 2012
[2]宽频带感应式磁传感器的研制[D]. 邵英秋.吉林大学 2012
[3]TEM中宽频激励源及单脉冲测深方法研究[D]. 吴小平.中南大学 2010

硕士论文
[1]小定源回线瞬变电磁超前地质预报方法及试验研究[D]. 祝建业.山东大学 2017
[2]基于多匝小线圈的瞬变电磁发射系统设计[D]. 彭良玉.吉林大学 2016
[3]地—井瞬变电磁时域有限差分三维数值模拟[D]. 徐正玉.东华理工大学 2016
[4]矿井巷孔瞬变电磁法应用研究[D]. 李世宁.中国矿业大学 2016
[5]瞬变电磁地质探测仪发射系统的设计与实现[D]. 范诚毅.大连海事大学 2015
[6]矿井瞬变电磁收发端结构优化设计[D]. 李国才.太原理工大学 2014
[7]感应式空心线圈传感器关键技术研究[D]. 符磊.吉林大学 2013
[8]地—井瞬变电磁异常特征分析及矢量交会解释方法研究[D]. 张杰.中国地质大学（北京） 2009
[9]煤矿井下随钻测量技术及钻孔轨迹数据处理方法研究[D]. 孙荣军.煤炭科学研究总院 2009
[10]受控定向钻进测量系统三维校正问题研究[D]. 王岚.煤炭科学研究总院 2008



本文编号：3342960