【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿井物探勘探，具体为一种交直流电法混合探测装置和方法。
技术介绍
1、目前，矿井电法采集系统主要针对工作面或巷道进行布置，在矿井中，高密度直流电法采集系统是常用的方法，当采用这种技术进行工作时，电极1到电极32*n依次作为供电点，根据施工方法的要求，这些电极会逐点进行发射以建立对应的人工电场，在这个过程中，除了用作发射电极(如a、b)的个别电极在发射电场外，其余的电极都作为接收电极(如m、n)来接收人工场的电压信号，发射的波形会按照一定的顺序进行，例如依次进行a、b不供电，a、b供正电，a、b不供电，a、b供负电，a、b不供电的过程，在a、b不供电的情况下，m、n采集到的是工作面周边的背景场，而当a、b供电时，m、n采集到的是工作面周边的人工场，最终，通过处理这些数据，可以得到工作面的三维地质情况。
2、现有技术中探测方法存在以下缺点：1、采用直流信号波形进行发射的方式，接收电极采集到的信号也是直流信号，由于直流信号易受周边环境的地电场等低频带内的随机噪声信号的干扰，特别距离供电点远的测量点，因此系统在长距离探测时精度受影响比较大。
3、2、直流电信号不易于远距离的传播，由于井下主机的发射功率受限于煤安的限制，其发射功率在6w以内，直流电信号在工作面周边的地电阻传导过程中会有大量的损耗，因此在大工作面探测时，其采集到的数据基本上是发射点同巷道的底板测深数据，对巷的基本上采集不到有效数据，因此工作面底板的数据则需要进行大量插值处理来得到，最终反演得到的地质情况存在精度不高的问题。
5、4、由于井下施工的电法电极通常采用金属材质，在电极供电后，其存在电极极化的问题导致金属上残留存在电荷，当该电极从供电电极切换到接收电极模式时，电极上接收电压是极化电压和人工电场电压的综合电压，因此其必然会影响到探测结果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种交直流电法混合探测装置和方法，解决了探测精度和效率低下和探测范围小的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种交直流电法混合探测装置和方法，步骤s1、主站和采集站组成系统，主站负责人工电场的发射和数据汇总，采集站负责接收信号并解编得到测深数据和透视数据；
3、s2、系统采用双巷布置观测系统模式，双巷各自由主站和多台分站构成一套独立的分布式系统，基于本地高精度恒温晶振进行同步工作；
4、s3、主站采用多种发射模式，包括直流、交流和交直流混合模式，交直流混合模式通过线性叠加运算实现同时具有直流、交流双模式功能以及高低双档电压功能；
5、s4、对采集站接收到的信号经过特定滤波器分离得到直流和交流发射波形，通过提取幅值、频率、相位信息得到对应的视电阻数据和相位数据；
6、s5、通过两台主站发射的信号通过特定频率的交流方波进行叠加，实现双巷同步收发模式，提高探测效率；
7、s6、使用多频双模双压信号对目标体进行探测，可得到多组数据，经处理后得到不同深度的目标信息，提高探测精度。
8、优选的，主站和采集站组成系统，主站负责人工电场的发射和数据汇总，采集站负责接收信号并解编得到测深数据和透视数据的具体步骤如下：
9、(1)通过主站和采集站构成系统，主站和采集站协同工作，形成一个完整的人工电场探测系统，主站具备多个功能模块，包括时间同步模块、同步采集脉冲信号产生模块、多档电压逆变模块、交直流混合波形产生时序模块、h桥发射电路模块、发射电流采集模块，以及数据、保存、显示、通信等功能模块；
10、(2)主站可以实现人工电场的发射，确保双巷间施工时同步对时，以及各自采集站的同步采集控制，在发射结束后，主站负责将各个采集站的数据进行汇总和存储，然后主站通过u盘或者网络将内部数据导出，并传送至pc端进行最终结果的解析；
11、(3)采集站采用多个功能模块，包括32通道的多功能开关阵列、32通道的信号前端调理电路、32通道的adc采集电路，以及数据、保存、显示、通信等功能模块，用来实现人工电场的接收，并对接收到的信号中的直流、交流信号进行解编，经过解编处理后，采集站能够得到对应的测深数据和透视数据。
12、优选的，系统采用双巷布置观测系统模式，双巷各自由主站和多台分站构成一套独立的分布式系统，基于本地高精度恒温晶振进行同步工作的具体步骤如下：
13、(1)系统采用双巷布置观测系统模式，根据探测目标需求，在巷道底板、侧帮、顶板等位置布置一系列的电极，双巷各自由主站和多台分站构成一套独立的分布式系统，每个巷道都包含一个主站和多个分站，共同组成一套分布式系统，双巷独立两套分布式系统基于本地高精度恒温晶振构成的时间计数器进行同步工作，确保工作的协同性；
14、(2)主站和采集站之间通过4芯同步线缆进行连接，确保信号的传输和同步，线缆中有特定的信号线用于发射信号和同步通信，线缆中a、b为发射信号，s+,s-为485同步通信信号，当系统开始工作时，a/b输出预设对应的发射波形，s+,s-线会输出同步脉冲信号，确保多个分站之间的同步采集，并实现主站与采集站之间的通讯功能。
15、优选的，主站采用多种发射模式，包括直流、交流和交直流混合模式，交直流混合模式通过线性叠加运算实现同时具有直流、交流双模式功能以及高低双档电压功能的具体步骤如下：
16、(1)主站采用三种发射模式，直流发射模式(1、0、-1)，用于发射直流信号、交流发射模式(1、-1)，用于发射交流信号、直流混合模式(2、1、0、-1、-2)，该模式将直流和交流信号进行线性叠加运算，形成同时具有直流和交流双模式功能，以及高低双档电压功能的发射波形；
17、(2)通过交直流混合波形产生时序模块根据设置的频率生成对应的交直流混合波形时序，多档电压逆变模块根据设置的高、低电压值产生对应的发射电压，h桥发射电路模块根据交直流混合波形时序输出双模双压发射波形来实现交直流混合模式；
18、(3)主站通过4芯同步线缆与采集站连接，实现信号的传输和同步，主站通过同步脉冲信号实现多个分站之间的同步采集，以及主站与采集站之间的通讯功能；
19、(4)采集站对接收到的信号经过特定的低通滤波器进行滤波，分离得到直流发射波形和交流发射波形，对直流发射波形进行幅值信息提取，得到底板视电阻数据，对交流发射波形进行频率、幅值、相位信息提取，得到对应频率的视电阻数据、相位数据，通过处理多个不同频率的双模双压信号，得到多组的直流信号数据和一系列的不同频率的交流信号数据，对每组直流信号接收数据进行叠加求均值，最终得到一个高精度的均值。
20、优选的，对采集站接收到的信号经过特定滤波器分离得到直流和交流发射波形，通过提取幅值、频率、相位信息得到对应的视电阻数据和相位数据的具体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种交直流电法混合探测装置和方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种交直流电法混合探测装置和方法，其特征在于：主站和采集站组成系统，主站负责人工电场的发射和数据汇总，采集站负责接收信号并解编得到测深数据和透视数据的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种交直流电法混合探测装置和方法，其特征在于：系统采用双巷布置观测系统模式，双巷各自由主站和多台分站构成一套独立的分布式系统，基于本地高精度恒温晶振进行同步工作的具体步骤如下：
4.根据权利要求1所述的一种交直流电法混合探测装置和方法，其特征在于：主站采用多种发射模式，包括直流、交流和交直流混合模式，交直流混合模式通过线性叠加运算实现同时具有直流、交流双模式功能以及高低双档电压功能的具体步骤如下：
5.根据权利要求1所述的一种交直流电法混合探测装置和方法，其特征在于：对采集站接收到的信号经过特定滤波器分离得到直流和交流发射波形，通过提取幅值、频率、相位信息得到对应的视电阻数据和相位数据的具体步骤如下：
6.根据权利要求1所述的一种交直流电法混合探测装置和方法
7.根据权利要求1所述的一种交直流电法混合探测装置和方法，其特征在于：使用多频双模双压信号对目标体进行探测，可得到多组数据，经处理后得到不同深度的目标信息，提高探测精度的具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种交直流电法混合探测装置和方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种交直流电法混合探测装置和方法，其特征在于：主站和采集站组成系统，主站负责人工电场的发射和数据汇总，采集站负责接收信号并解编得到测深数据和透视数据的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种交直流电法混合探测装置和方法，其特征在于：系统采用双巷布置观测系统模式，双巷各自由主站和多台分站构成一套独立的分布式系统，基于本地高精度恒温晶振进行同步工作的具体步骤如下：
4.根据权利要求1所述的一种交直流电法混合探测装置和方法，其特征在于：主站采用多种发射模式，包括直流、交流和交直流混合模式，交直流混合模式通过线性叠加运算实现同时具有直流、交...
【专利技术属性】
技术研发人员：王本雄，
申请(专利权)人：福州华虹智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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