[其他]煤層厚度探測儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101986000002593
• 申請日: 1986-04-21
• 公開（公告）號: CN1006008B
• 公開（公告）日: 1989-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鶴齡;楊治元
• 申請（專利權(quán)）人: 淮南礦業(yè)學(xué)院;湘譚無線電廠
• 代理公司: 煤炭部專利服務(wù)中心
• 代理人: 方抗美

煤層厚度探測儀系一種本安電路型便攜式高分辨率反射地震儀。由專用電腦（１）、多道通道放大器（２）、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器（３）、電子開關(guān)控制陣列（４）、啟動電路（５）、總線隔離器（６）、顯示循環(huán)與并串變換器（７）、平板熒光顯示器（８）、點陣式打印機(jī)（９）、防焊德壓電源（１０）、隨機(jī)震源（１１）和拾陣器（１２）組成。本發(fā)明主要用于煤礦井下煤層厚度的探測，及礦井地震勘探、淺層工程地質(zhì)調(diào)查。儀器功能齊全、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、使用、維修方便，是智能型工程探測儀器。

本發(fā)明屬于礦井地球物理探測儀器。系一種適用于各種瓦斯礦井的本安電路型高分辨率反射地震儀;同時，又是適合地面進(jìn)行淺層、表層地質(zhì)調(diào)查的便攜式工程地震儀。

我國煤炭生產(chǎn)中，快速準(zhǔn)確地探測煤層厚度，是當(dāng)前急待解決的問題。厚煤層上分層開采后，只有準(zhǔn)確地探測剩余煤層的厚度才能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理的采掘布置。而現(xiàn)有的礦井物探儀器均難以解決探煤厚問題。世界上有不少先進(jìn)的工程地震儀器，雖已進(jìn)入了采用微處理機(jī)控制的智能儀器水平，卻無法用于爆炸環(huán)境中。例被稱為八十年代先進(jìn)產(chǎn)品的美國Bison公司的Geopro-8012型地震儀等，均由微機(jī)、大光屏陰極射線示波管（CRT）、磁帶機(jī)與打印機(jī)等主要部分構(gòu)成。由微機(jī)控制信號采集與處理、分辨能力強(qiáng)、記錄顯示直觀、醒目。但由于這類產(chǎn)品功耗大，不防爆、無法用于井下煤層厚度探測。而國內(nèi)現(xiàn)有一些礦井地震儀器，尚處于光點儀與磁帶模擬儀器水平，分辨率較低，不適于用來進(jìn)行煤層厚度探測。這是因為地震激發(fā)的彈性波是瞬變的，加上井下機(jī)械干擾嚴(yán)重，信號提取方法和數(shù)據(jù)處理方法復(fù)雜，一般的模擬電路難以實現(xiàn)。因此我國絕大多數(shù)礦井大都采用人工接桿電鉆測煤厚，勞動強(qiáng)度大、效率低，特別是由于其它很多原因無法使用電鉆時，只好人工開拓洞眼，工程耗費(fèi)巨大。

一九八四年九月，在中國電子學(xué)會、中國儀器儀表學(xué)會、信號處理分會舉辦的“第一屆全國信號處理學(xué)術(shù)會議”上，由本發(fā)明人發(fā)表了《微電腦煤層厚度探測儀的程序設(shè)計》一文，披露了一種由CMC-80微型電腦、A/D轉(zhuǎn)換器、平板熒光顯示器、點陣式打印機(jī)、盒式磁帶機(jī)隨機(jī)錘擊震源、拾震器、通道窄帶放大器、啟動電路、電源構(gòu)成的井下便攜式煤層厚度探測儀的初步構(gòu)思，以及準(zhǔn)備開發(fā)儀器功能的程序框圖。但因CMC-80電腦采用中小規(guī)模集成電路高達(dá)46片，元件總數(shù)高達(dá)262個，功耗達(dá)5V×1.5A;當(dāng)時選用的顯示器為128×128象素的柵控陽柵結(jié)構(gòu)，而這種平板顯示器的驅(qū)動，其接口電路必須是負(fù)脈沖（而微機(jī)是正脈沖），致使整機(jī)電路十分復(fù)雜，且要8位并行送數(shù)，顯示器功耗高達(dá)12W，使這一方案尚有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

一九八五年五月，本發(fā)明者單位在煤炭工業(yè)部首屆科學(xué)技術(shù)成果交易會，展出了用CMC-80電腦構(gòu)成煤層厚度探測儀的原理樣機(jī)照片，還很簡單的介紹了一種以Z80A電腦為基礎(chǔ)的MH-1型煤層厚度探測儀及其外觀照片。

此時的MH-1型原理樣機(jī)只有一個CPU和一個總線結(jié)構(gòu)的微電腦系統(tǒng)，操作者不能通過按鍵與機(jī)器（屏幕）對話式操作，而是采用發(fā)光二極管數(shù)碼內(nèi)容與鍵次多少進(jìn)行對話;儀器雖有電腦數(shù)據(jù)處理，但其工作方式仍屬傳統(tǒng)的旋鈕式操作方法，使用不方便;該儀器選用的平板熒光顯示器仍系柵控陽柵結(jié)構(gòu)，顯示器為負(fù)脈沖工作，而主機(jī)CPU是正脈沖工作，要實現(xiàn)會話式操作，尚必須改變顯示器的結(jié)構(gòu);同時該顯示器接口電路十分復(fù)雜，加上某些元件選用不當(dāng)，電路功耗大;工藝、結(jié)構(gòu)上尚有缺陷等，使得它要達(dá)到生產(chǎn)實用階段尚有一段距離。

本發(fā)明是在上述基礎(chǔ)上的根本改進(jìn)，目的在于改變儀器系統(tǒng)，實現(xiàn)會話式操作，同時簡化、優(yōu)化電路，減少器件數(shù)，降低功耗;改進(jìn)工藝與結(jié)構(gòu)，方便操作和維修;并進(jìn)一步開發(fā)軟件、擴(kuò)展儀器功能;提高儀器的可靠性、實用性及技術(shù)先進(jìn)性，使之成為一種多功能、智能化的便攜式工程探測儀器。

本發(fā)明的技術(shù)解決方法如下：

一、本發(fā)明為單CPU、雙總線結(jié)構(gòu)的會話式操作儀器系統(tǒng)，有下列部分組成：

1.擔(dān)負(fù)整機(jī)測試控制、進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集與處理的單CPU、雙總線結(jié)構(gòu)的專用電腦;

2.由5MA以下弱電流控制的防爆穩(wěn)壓電源、防爆電子開關(guān)陣列及錘擊同步啟動電路;

3.由電子開關(guān)控制陣列控制其增益和頻帶，并受專用電腦總線控制的多道通道放大器;