[发明专利]岩体电荷辐射仪

说明书

技术领域

本发明属于岩体测试仪器，特别涉及一种岩体电荷辐射仪。

背景技术

我国煤矿是世界上冲击地压、煤和瓦斯突出最严重的国家之一，冲击地压、煤和瓦斯突出对矿井生产危害是巨大的，一旦发生冲击地压、煤和瓦斯突出不仅破坏生产，给国民经济造成巨大损失，而且会造成人员的伤亡，随着采掘深度的不断增加，这种事故就更加严重。受载煤岩破裂时有电荷产生，矿井塌陷过程中也有电荷产生；煤矿采掘过程中经常会产生煤炭动力灾害，这种灾害是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，这种变形破裂过程是一个由流变到突变发展过程，最后形成冲击地压和煤与瓦斯突出。煤岩灾害动力现象范围很广，涉及到许多许多工程领域，在矿山有煤与瓦斯突出、岩石与瓦斯突出、矿山冲击、矿震、顶板塌陷和边滑移等；在地面上，有山体滑移、地震、地基失稳及岩石混凝土建筑失稳倒塌等。目前，常规的煤岩动力灾害预测方法，主要是钻屑法，这种方法不能时实预测，作业时间长，工程量大，预测作业时间也较长，对生产有一定影响。

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种测量煤岩变形破裂产生电荷量和利用煤岩变形破裂时电荷感应的规律，分析煤岩变形破裂电荷感应的机理，准确、时实的预测煤岩动力灾害的岩体电荷辐射仪。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：一种由电源电路、电压跟随电路、液晶显示电路、数据存储电路、日历时钟电路、报警电路和通信接口电路组成的岩体电荷辐射仪，其特点是在系统中设置了中央处理电路和前置放大电路；中央处理电路，由MSP430F499单片机U₃、32768Hz晶体振荡器XT₂、4MHz晶体振荡器XT₃、按键S₁～S₅、电容C₅～C₉、C₂₀～C₂₃、电阻R₈、R₉～R₁₃、R₁₅～R₁₇、插排JP₃和测试插孔TP₁～TP₃；单片机U₃的94～90脚分别接JP₃的1～5脚，94脚还接R₈一端，R₈另一端接电源，JP₃的6脚接地，95脚接电源电路中的电阻R₃的一端、R₂的2、3脚和TP₃，96脚接电压跟随电路中的电阻R₅的一端和稳压二极管D₁的一端，5脚接脉冲检测电路中的电解电容C₄₀的正极、电阻R₃₂一端和AD8066运算放大器U₂A的1脚，7脚接C₅、C₈一端和TP₂，10脚接C₅、C₈另一端、11、98脚、C₉一端和地，100脚接C₉另一端和电源，59脚接R₁₇一端，58脚接R₁₇另一端和R₁₆一端，57脚接R₁₆另一端和R₁₅一端，56脚接R₁₅另一端和地，12～26、52～55脚分别接液晶显示电路中的LCD048液晶显示器U₅的12～26、52～55脚，8脚接C₂₀、XT₂一端，9脚接C₂₁一端和XT₂另一端，89脚接C₂₂、XT₃一端，88脚接XT₃另一端和C₂₃一端，C₂₀～C₂₃另一端均接地，62、63、74、75脚分别接通信接口电路中的SP3223EEA通信芯片转换器U₇的10、12、15、13脚，46、48、49、47脚分别接数据存储电路中的AT45DB041B-SI存储器U₆的4、1、8、2脚，66、65、64脚分别接日历时钟电路中的DS1302日历时钟芯片U₄的5、6、7脚，72脚接报警电路中的电阻R₁₄、R₇和D₂的一端，79脚接报警电路中的电阻R₆一端，83脚接R₁₃、S₅一端，84脚接R₁₂、S₄一端，85脚接R₁₁、S₃一端，86脚接R₁₀、S₂一端，87脚接R₉、S₁一端，S₁～S₅另一端均接地，R₉～R₁₃另一端接电源、TP₁、60脚、C₇一端、1脚、C₆一端、电源电路中的电容C₃一端、电解电容C₂正极和SPX5205M5-3.3稳压器U₁的5脚，61脚接C₇另一端和地，99脚接C₆另一端和地。前置放大电路包括AD8066运算放大器U_1A、U_1B、U_2B、接收天线IN、二极管D₅、电解电容C₂₄、C₂₅、C₃₆～C₄₁、电容C₂₆～C₃₅和电阻R₁₈～R₂₉；U_1A的1脚接R₂₀、C₂₈、C₃₁一端，2脚接C₃₀一端和C₂₈、R₂₀的另一端，3脚接地，4脚接负电源、C₃₅一端和C₃₇的负极，8脚接正电源、C₃₄一端和C₃₈的正极，C₃₄、C₃₅另一端、C₃₈的负极和C₃₇的正极相接并接地；IN接C₂₉、R₁₉一端和C₃₀的另一端，C₂₉另一端接R₂₁一端，R₂₁另一端接地，R₁₉另一端接C₂₅正极、C₂₇、R₁₈一端，R₁₈另一端接C₂₄正极、C₂₆一端和HV电源，C₂₅、C₂₄负极和C₂₇、C₂₆另一端相接并接地；U_1B的4脚接负电源，5脚接R₂₅、R₂₇一端和C₃₆正极，6脚接R₂₅另一端、R₂₄、R₂₆和C₃₃一端，7脚接R₂₆、C₃₃另一端和C₃₉正极，8脚接正电源，R₂₄另一端接C₃₂、R₂₃一端，R₂₃另一端接R₂₂一端和C₃₁另一端，R₂₂、R₂₇、C₃₂另一端和C₃₆负极相接并接地；U_2B的4脚接负电原，5脚接C₄₁负极和地，6脚接R₂₈和R₂₉一端，7脚接D₅一端，8脚接正电源，R₂₈另一端接C₃₉负极和脉冲检测电路中的电阻R₃₀的一端，D₅的另一端接R₂₉另一端、C₄₁的正极和电压跟随电路中的插排JP₂的1脚。