[其他]煤层厚度探测仪

说明书

煤层厚度探测仪系一种本安电路型便携式高分辨率反射地震仪。由专用电脑（１）、多道通道放大器（２）、Ａ／Ｄ转换器（３）、电子开关控制阵列（４）、启动电路（５）、总线隔离器（６）、显示循环与并串变换器（７）、平板荧光显示器（８）、点阵式打印机（９）、防焊德压电源（１０）、随机震源（１１）和拾阵器（１２）组成。本发明主要用于煤矿井下煤层厚度的探测，及矿井地震勘探、浅层工程地质调查。仪器功能齐全、性能稳定、结构简单、使用、维修方便，是智能型工程探测仪器。

本发明属于矿井地球物理探测仪器。系一种适用于各种瓦斯矿井的本安电路型高分辨率反射地震仪;同时，又是适合地面进行浅层、表层地质调查的便携式工程地震仪。

我国煤炭生产中，快速准确地探测煤层厚度，是当前急待解决的问题。厚煤层上分层开采后，只有准确地探测剩余煤层的厚度才能进行经济合理的采掘布置。而现有的矿井物探仪器均难以解决探煤厚问题。世界上有不少先进的工程地震仪器，虽已进入了采用微处理机控制的智能仪器水平，却无法用于爆炸环境中。例被称为八十年代先进产品的美国Bison公司的Geopro-8012型地震仪等，均由微机、大光屏阴极射线示波管（CRT）、磁带机与打印机等主要部分构成。由微机控制信号采集与处理、分辨能力强、记录显示直观、醒目。但由于这类产品功耗大，不防爆、无法用于井下煤层厚度探测。而国内现有一些矿井地震仪器，尚处于光点仪与磁带模拟仪器水平，分辨率较低，不适于用来进行煤层厚度探测。这是因为地震激发的弹性波是瞬变的，加上井下机械干扰严重，信号提取方法和数据处理方法复杂，一般的模拟电路难以实现。因此我国绝大多数矿井大都采用人工接杆电钻测煤厚，劳动强度大、效率低，特别是由于其它很多原因无法使用电钻时，只好人工开拓洞眼，工程耗费巨大。

一九八四年九月，在中国电子学会、中国仪器仪表学会、信号处理分会举办的“第一届全国信号处理学术会议”上，由本发明人发表了《微电脑煤层厚度探测仪的程序设计》一文，披露了一种由CMC-80微型电脑、A/D转换器、平板荧光显示器、点阵式打印机、盒式磁带机随机锤击震源、拾震器、通道窄带放大器、启动电路、电源构成的井下便携式煤层厚度探测仪的初步构思，以及准备开发仪器功能的程序框图。但因CMC-80电脑采用中小规模集成电路高达46片，元件总数高达262个，功耗达5V×1.5A;当时选用的显示器为128×128象素的栅控阳栅结构，而这种平板显示器的驱动，其接口电路必须是负脉冲（而微机是正脉冲），致使整机电路十分复杂，且要8位并行送数，显示器功耗高达12W，使这一方案尚有待于进一步改进。

一九八五年五月，本发明者单位在煤炭工业部首届科学技术成果交易会，展出了用CMC-80电脑构成煤层厚度探测仪的原理样机照片，还很简单的介绍了一种以Z80A电脑为基础的MH-1型煤层厚度探测仪及其外观照片。

此时的MH-1型原理样机只有一个CPU和一个总线结构的微电脑系统，操作者不能通过按键与机器（屏幕）对话式操作，而是采用发光二极管数码内容与键次多少进行对话;仪器虽有电脑数据处理，但其工作方式仍属传统的旋钮式操作方法，使用不方便;该仪器选用的平板荧光显示器仍系栅控阳栅结构，显示器为负脉冲工作，而主机CPU是正脉冲工作，要实现会话式操作，尚必须改变显示器的结构;同时该显示器接口电路十分复杂，加上某些元件选用不当，电路功耗大;工艺、结构上尚有缺陷等，使得它要达到生产实用阶段尚有一段距离。

本发明是在上述基础上的根本改进，目的在于改变仪器系统，实现会话式操作，同时简化、优化电路，减少器件数，降低功耗;改进工艺与结构，方便操作和维修;并进一步开发软件、扩展仪器功能;提高仪器的可靠性、实用性及技术先进性，使之成为一种多功能、智能化的便携式工程探测仪器。

本发明的技术解决方法如下：

一、本发明为单CPU、双总线结构的会话式操作仪器系统，有下列部分组成：

1.担负整机测试控制、进行实时数据采集与处理的单CPU、双总线结构的专用电脑;

2.由5MA以下弱电流控制的防爆稳压电源、防爆电子开关阵列及锤击同步启动电路;

3.由电子开关控制阵列控制其增益和频带，并受专用电脑总线控制的多道通道放大器;