一种矿用聚焦双频激电仪斩波放大电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于电法勘探的斩波放大电路，尤其涉及一种可用于矿用聚焦双频激电仪中的激电电压信号的斩波放大电路。
【背景技术】
[0002]为保障煤矿工作面内人员和机器设备的安全生产，掘进过程中必须遵循“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则。随着我国采掘机械化水平的不断发展，对综掘工作面探测技术要求越来越高。目前，煤矿井下常用的巷道超前探测方法主要包括:矿井直流电法、矿井瞬变电磁法、矿井地质雷达探测法、瑞雷波法以及矿井地震波法等探测技术。这些物探方法存在探测准确率低、实时性差、方向性差、效率低、成本高、抗干扰能力差、探掘分离等突出问题，不能完全满足掘进面对超前探测的要求。因此，研宄一种工作方法简单、探测精度高、可与掘进机协同作业的超前探测方法意义重大。
[0003]聚焦双频激电法技术(专利号CN103176214A)是中国矿业大学(北京)提出的一种基于双激电法以及电场聚焦理论的煤巷综掘超前探测新方法，根据聚焦双频激电法的原理研制了矿用聚焦双频激电仪。仪器包括发射装置及接收装置两部分，发射装置通过主电极(布置在掘进断面中心处)向掘进断面前方发射幅值相同、高低频组合的调制方波电流为激励，约束电极(对称布置在主电极四周)发射与主电极极性相同、强度可调的调制方波电流为约束，利用电场的约束和偏转作用，有效控制探测电场的发射方向与发射范围，使巷道断面前方围岩介质在某一方位产生不同程度的激发极化，通过接收装置检测微弱激电信息高低频电位差，计算视幅频率和视电阻率，实现巷道断面前方异常地质构造(包括含水、断层及陷落柱地质构造等)方向和距离的准确判断。
[0004]矿用聚焦双频激电仪发射装置发射的高低频组合调制方波电流有四组频率对:IHz与l/13Hz，2Hz与2/13Hz，4Hz与4/13Hz，8Hz与8/13Hz，通过接收装置接收的激电电压信号为微弱的低频或超低频信号，对于该类信号，为有效抑制放大过程中的失调和噪声，提高激发极化测量精度，适合采用斩波放大技术对信号进行有效地放大。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于，解决矿用聚焦双频激电仪微弱低频激电电压信号的有效放大问题，实现仪器对激电电压信号的高精度检测。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种矿用聚焦双频激电仪斩波放大电路，其特征在于，由选频电路、高频及低频调制器、高频及低频带通放大器、高频及低频解调器、高频及低频低通滤波器组成，所述选频电路对输入信号实现中心频率可调的高频与低频带通滤波，高频及低频调制器、高频及低频带通放大器、高频及低频解调器、高频及低频低通滤波器分别顺次连接，高频调制信号为高频调制器及解调器提供调制参考信号，低频调制信号为低频调制器及解调器提供调制参考信号。
[0008]本实用新型矿用聚焦双频激电仪斩波放大电路与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0009](I)斩波调制与解调选用调制解调器芯片AD630，具有高集成度和高精度的特点；
[0010](2)信号放大器选用带通放大器，抑制放大器直流失调的同时实现对高频噪声及干扰的抑制。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型结构框图；
[0012]图2为本实用新型选频电路的结构图；
[0013]图3为本实用新型调制器及解调器的电路图。
[0014]其中，1、选频电路，2、高频调制器，3、低频调制器，4、高频带通放大器，5、低频带通放大器，6、高频解调器，7、低频解调器，8、高频低通滤波器，9、低频低通滤波器。
【具体实施方式】
[0015]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白与理解，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。本实施例不得用于解释对本实用新型保护??围的限制。
[0016]参看图1
[0017]本实施例所述的矿用聚焦双频激电仪斩波放大电路，其特征在于，由选频电路
(I)、高频调制器(2)及低频调制器(3)、高频带通放大器(4)及低频带通放大器(5)、高频解调器(6)及低频解调器(7)、高频低通滤波器(8)及低频低通滤波器(9)组成，所述选频电路(I)对输入信号实现中心频率可调的高频与低频带通滤波，高频调制器(2)及低频调制器(3)、高频带通放大器(4)及低频带通放大器(5)、高频解调器(6)及低频解调器(7)、高频低通滤波器(8)及低频低通滤波器(9)分别顺次连接，高频调制信号为高频调制器(2)及高频解调器(6)提供调制参考信号，低频调制信号为低频调制器(3)及低频解调器(7)提供调制参考信号。
[0018]参看图2
[0019]所述的选频电路(I)包括控制电路及滤波电路，控制电路包括单片机及多路模拟开关。单片机根据输入信号的频率产生控制信号，控制多路模拟开关的选通及选断，以第一对频率IHz及1/13ΗΖ为例，模拟开关第一路选通，其他三路关断，此时信号分别经过中心频率为IHz及1/13ΗΖ的带通滤波器，从而实现对谐波及其他频率干扰信号的滤波作用，分别得到频率为IHz及1/13ΗΖ的正弦波电压信号。
[0020]参看图3
[0021]所述的低频调制器⑶及低频解调器(J)如电路图Ul所示，高频调制器⑵及高频解调器(6)如电路图中U3所示，调制器与解调器电路结构完全相同，单片机产生高频方波信号HCLK与低频方波信号LCLK，通过在比较器LM393中与基准电压2.5V进行比较，分别产生高频调制信号HREF与低频调制信号LREF，高频调制信号HREF为高频调制器(2)及高频解调器(6)提供调制参考信号，频率设置为1000Hz，低频调制信号LREF为低频调制器
(3)及低频解调器(7)提供调制参考信号，频率设置为100Hz。
[0022]所述的高频带通放大器(4)中心频率设置为4Hz，带宽设置为50Hz，低频带通放大器(5)中心频率设置为4/13HZ，带宽设置为5Hz，高频带通放大器(4)与低频带通放大器
(5)的增益均设置为1000倍，放大器芯片选择零漂移低噪声运算放大器芯片。
[0023]所述的高频低通滤波器(8)截止频率设置100Hz，衰减速度为-40dB/dec，低频低通滤波器(9)截止频率设置10Hz，衰减速度为-40dB/dec，运算放大器芯片选择零漂移低噪声运算放大器芯片。
[0024]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种矿用聚焦双频激电仪斩波放大电路，其特征在于，由选频电路、高频及低频调制器、高频及低频带通放大器、高频及低频解调器、高频及低频低通滤波器组成，所述选频电路对输入信号实现中心频率可调的高频与低频带通滤波，高频及低频调制器、高频及低频带通放大器、高频及低频解调器、高频及低频低通滤波器分别顺次连接，高频调制信号为高频调制器及解调器提供调制参考信号，低频调制信号为低频调制器及解调器提供调制参考信号。
2.根据权利要求1所述的矿用聚焦双频激电仪斩波放大电路，其特征在于，所述选频电路高频带通滤波的中心频率可设置为1Ηζ、2Ηζ、4Ηζ及8Hz，低频带通滤波的中心频率可设置为 l/13Hz、2/13Hz、4/13Hz、8/13Hz。
3.根据权利要求1所述的矿用聚焦双频激电仪斩波放大电路，其特征在于，所述高频及低频调制器、高频及低频解调器选用调制解调器芯片AD630。
【专利摘要】本实用新型公开了一种矿用聚焦双频激电仪斩波放大电路，其特征在于，由选频电路、高频及低频调制器、高频及低频带通放大器、高频及低频解调器、高频及低频低通滤波器组成，所述选频电路对输入信号实现中心频率可调的高频与低频带通滤波，高频及低频调制器、高频及低频带通放大器、高频及低频解调器、高频及低频低通滤波器分别顺次连接，高频调制信号为高频调制器及解调器提供调制参考信号，低频调制信号为低频调制器及解调器提供调制参考信号。利用本实用新型，可实现对微弱双频激电电压信号的有效放大。
【IPC分类】H03F1-26
【公开号】CN204442294
【申请号】CN201520245563
【发明人】吴淼, 刘希高, 刘志民, 张金涛, 吕一鸣, 周游, 罗婉婉, 李旭, 郝建生, 马昭, 王学成, 王传武
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月22日