一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置，该装置的核心单元包括：多功能并行联用主机控制模块、时分复用控制�？椤⒓だ纯刂颇？橛氩⑿懈咚俨杉？�。其中，激励源控制器集成了激电恒流供电电路、弹性波及震电路与雷达波触发电路三个部分；高速采集�？橛杉さ绮饬客ǖ赖卣鸩ù型ǖ烙肜状锊ń邮胀ǖ雷槌�。本实用新型实现了多种探测单元的准同步探测，同时克服了供电单元与弱点采集信号的干扰问题，实现综合地球物理探测仪器与隧道掘进机的集成与一体化，提高了隧道掘进机的探测效率与探测精度。
【专利说明】—种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展与科技的进步，在隧道开挖方面隧道掘进机的使用频率大大增力口，对于其前方的地质情况的探测也亟待解决，并且地质超前预报勘探仪器层出不穷，然而隧道掘进机的装置十分复杂，刀盘改装空间和超前预报时间十分有限，掘进机施工的超前预报时间仅有I小时左右，然而现存的探测方式一般为单一方法探测，费时费力不能够满足快速、准确的探测出掘进机前方的不良地质体的要求。
[0003]为了实现隧道掘进机地质超前预报高效率探测，需研制一体化、集成化的测量控制多功能装置，实现多种探测单元同时同步探测，提高探测精度，提高探测效率，满足隧道掘进机超前探测的时间极短的前提下，在掘进机施工条件下实现综合地球物理探测。
实用新型内容
[0004]本实用新型为了解决上述问题，实现隧道掘进机地质超前预报的高效率探测，提出一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置，本实用新型运用时分复用的方法实现多类型地球物理探测单元(极小偏移距弹性波探测单元、聚焦三维激发极化探测单元、钻孔定向雷达探测单元)的集成与探测方法的准同步进行，从而大大提高了隧道掘进机地质超前预报探测效率，满足施工要求。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置，包括多功能并行联用主机控制模块、时分复用控制�？�、激励源控制�？橛氩⑿惺莶杉？椋渲�:
[0007]所述时分复用控制模块，接收多功能并行联用主机控制�？榉⑺偷目刂浦噶睿狈指从媚？槎灾噶罱惺侗穑⒔讲饪刂浦噶罘⑺偷郊だ纯刂颇？椋莶杉噶罘⑺偷讲⑿惺莶杉？椋�
[0008]所述激励源控制模块，接收时分复用控制�？榇吹闹噶睿治龃砗螅萁馕瞿谌荩⑺兔罡┑缈刂颇？�、激震控制�？楹偷绱挪ǚ⑸淇刂颇？椋�
[0009]所述并行数据采集�？椋邮帐狈指从每刂颇？榇吹闹噶睿氩饬靠刂颇？�、传感采集控制�？�、电磁波接收控制�？橥ㄐ�。
[0010]所述供电控制�？椋邮占だ纯刂颇？榈拿睿佣嗦返缌骱懔髦悄芨锌毓┑缒？椋髦贫嗦泛愣ǖ牡缌魇涑�。
[0011]所述激震控制�？椋邮占だ纯刂颇？榈拿睿胖律焖跫ふ鸬缏返穆龀宓缌鳎氪胖律焖跫ふ鸬缏妨�。
[0012]所述电磁波发射控制模块，接收激励源控制�？榈拿睿刂评状锊ùシ⒌缏罚绱懦》⑸涞母哐孤龀宓缌鳌�
[0013]所述测量控制�？椋杉さ缍嗤ǖ啦饬康缏返氖荩⒔浯涓⑿惺莶杉？�。
[0014]所述传感采集控制�？椋杉圆ù型ǖ赖氖荩⒔浯涓⑿惺莶杉？�。
[0015]所述电磁波接收控制�？椋杉状锊ń邮詹杉？榈氖荩⒔浯涓⑿惺莶杉？�。
[0016]所述多路电流恒流智能感控供电�？�、激电多通道测量电路，与三维激发极化探测单元连接。
[0017]所述雷达波触发电路、雷达波接收采集�？榱幼昕锥ㄏ蚶状锾讲獾ピ�。
[0018]所述弹性波传感通道、磁致伸缩激震电路，与极小偏移距弹性波探测单元连接。
[0019]一种采用上述时分复用联用装置，其具体工作方法为:极小偏移距弹性波探测单元、聚焦三维激发极化探测单元和钻孔定向雷达探测单元的每一种探测单元的数据采集，在两个数据测点的采集间隙都有等待时间，该等待时间取决于测点切换机械的动作时间，在该等待时间内，时分复用联用装置进行对另一探测单元的数据采集工作，即在其中一个探测单元数据采集的间隙进行另一种探测单元的数据采集。
[0020]本实用新型的工作原理为:通过采用时分复用的方法，实现极小偏移距弹性波探测单元、聚焦三维激发极化探测单元和钻孔定向雷达探测单元的集成与探测准同步进行。具体实现方式为:每一种探测单元进行测量时，在两个数据测点的采集间隙都有一定的等待时间，该等待时间取决于测点切换机械动作时间，在该等待时间内，装置进行对另一探测单元的数据采集工作，即在其中一个探测单元数据采集的间隙进行另一种探测单元的数据采集，从而实现了在整个探测过程中不同时间段内均有探测单元进行探测，达到准同步探测的功能。本实用新型实现两种或三种探测方法的时分复用准同步探测，大大提高探测效率，满足隧道掘进机超前探测的时间极短的要求，使掘进机施工条件下综合地球物理探测成为可能。
[0021]本实用新型的有益效果为:
[0022]1、本实用新型具有“时分复用探测”功能的高速联用主机，实现各探测单元的集成化与准同步探测，提闻了探测效率与精度。
[0023]2、本实用新型采用了高压聚乙烯绝缘体、铜网、聚氯乙烯隔离套实现了供电大电流对弱电采集信号的干扰问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的结构示意图。
[0025]其中，1.多功能并行联用主机控制�？椋�2.时分复用控制�？椋�3.激励源控制�？椋�4.并行数据采集�？椋�5.供电控制模块，6.测量控制�？椋�7.激震控制�？椋�8.传感采集控制�？椋�9.电磁波发射控制模块，10.电磁波接收控制�？椋�11.多路电流恒流智能感控供电�？椋�12.激电多通道测量电路，13.磁致伸缩激震电路，14.弹性波传感通道，15.雷达波触发电路，16.雷达波接收采集�？椋�17.三维激发极化探测单元，18.三分量检波器，19.磁致伸缩激震器，20.钻孔定向雷达探测单元。
[0026]【具体实施方式】:
[0027]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0028]如图1所示，它的核心单元包括:多功能并行联用主机控制�？�1、时分复用控制�？�2、激励源控制�？�3、与并行数据采集�？�4，其中，激励源控制�？榧闪斯┑缈刂颇？�5、激震控制�？�7、电磁波发射控制9三个部分；并行数据采集�？�4由测量控制模块6、传感采集控制模块8、电磁波接收控制�？�10三部分组成。
[0029]时分复用控制�？�2，根据地质状况经多功能并行联用主机控制�？镮进行指令的发送，采用时分复用探测策略，选择其中两个或三个探测单元并在测点切换与机械动作时实施准同步控制与激发，从而完成多种探测模式的自动化工作方式。在探测完成后，分时复用控制�？�2接收来自多功能并行联用主机控制�？镮的并行接收指令，将指令解译并传至并行数据采集�？�4，实现对多种探测单元的数据采集。
[0030]激励源控制�？�3主要实现多功能联用主机与供电控制�？�5、激震控制模块7、电磁波发射控制�？�9之间的通信协调与控制。多功能并行联用主机控制�？镮通过发送并行控制指令给时分复用控制�？�2，并经时分复用控制�？�2发送控制命令给激励源控制�？�3，激励源控制模块3接收命令并解析后，根据地址解析内容，将相关命令发送给对应的控制�？椋佣迪止┑缈刂颇？�5、激震控制�？�7、电磁波发射控制�？�9的控制与激发。
[0031]三个控制过程，多路电流恒流智能感控供电�？�11，调制多路恒定的大电流输出；激震控制模块7接收并解析控制指令后，驱动激震控制�？�7产生驱动磁致伸缩激震电路13的脉冲电流；电磁波发射控制�？�9控制雷达波触发电路15,产生驱动电磁场发射的高压脉冲电流，从而实现多功能并行联用主机控制�？镮对各个控制�？橹涞牧每刂�。
[0032]三种探测单元，聚焦三维激发极化探测单元、极小偏移距弹性波探测单元、钻孔定向雷达探测单元，极小偏移距弹性波探测单元包括三分量检波器18、磁致伸缩激震器19，在这三种探测单元同时进行探测的情况下，存在供电大电流与数据采集信号，其中供电大电流为强电信号，数据采集信号为弱电信号，必然存在强电信号对弱电信号的干扰问题。为了避免这种干扰，采用了高压聚乙烯绝缘体、铜网、聚氯乙烯隔离套，很好的实现了强弱电信号的激发与采集，从而保证了最终并行数据采集�？樗杉氖莸恼沸�。
[0033]通过采用时分复用的方法，实现极小偏移距弹性波探测单元、聚焦三维激发极化探测单元和钻孔定向雷达探测单元的集成与探测准同步进行。具体实现方式为:每一种探测单元进行测量时，在两个数据测点的采集间隙都有一定的等待时间，该等待时间取决于测点切换机械动作时间，在该等待时间，装置进行对另一探测单元的数据采集工作，即在其中一个探测单元数据采集的间隙进行另一种探测单元的数据采集，从而实现了在整个探测过程中不同时间段内均有探测单元进行探测，达到准同步探测的功能。本实用新型实现两种或三种探测方法的时分复用准同步探测，大大提高探测效率，满足隧道掘进机超前探测的时间极短的要求，使掘进机施工条件下综合地球物理探测成为可能。
[0034]在所有探测单元完成后，多功能并行联用主机控制�？镮发送并行采集命令，经时分复用控制�？�2传至并行数据采集�？�4，完成对测量控制�？�6、传感采集控制�？�
8、电磁波接收控制�？�10的高速采集功能。
[0035]三个采集过程，激电多通道测量电路12经测量控制�？�6，弹性波传感通道14经传感采集控制�？�8，雷达波接收采集�？�16经电磁波接收控制�？�10，在多功能并行联用主机控制�？镮的并行采集控制指令下，再经过并行数据采集模块4对所有探测数据信号进行采集，最终完成对数据的同步信号采集，磁致伸缩激震电路11、激电多通道测量电路12，采集三维激发极化探测单元17的信息，雷达波触发电路15、雷达波接收采集�？�16采集钻孔定向雷达探测单元20的信息，极小偏移距弹性波探测单元包括三分量检波器18、磁致伸缩激震器19 ;弹性波传感通道14采集三分量检波器18的信息，磁致伸缩激震电路13采集磁致伸缩激震器19的信息。
[0036]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置，其特征是:包括多功能并行联用主机控制模块、时分复用控制�？椤⒓だ纯刂颇？橛氩⑿惺莶杉？椋渲�: 所述时分复用控制�？椋邮斩喙δ懿⑿辛弥骰刂颇？榉⑺偷目刂浦噶睿狈指从媚？槎灾噶罱惺侗穑⒔讲饪刂浦噶罘⑺偷郊だ纯刂颇？椋莶杉噶罘⑺偷讲⑿惺莶杉？椋� 所述激励源控制�？椋邮帐狈指从每刂颇？榇吹闹噶睿治龃砗螅萁馕瞿谌荩⑺兔罡┑缈刂颇？�、激震控制�？楹偷绱挪ǚ⑸淇刂颇？椋� 所述并行数据采集�？椋邮帐狈指从每刂颇？榇吹闹噶睿氩饬靠刂颇？�、传感采集控制�？�、电磁波接收控制�？橥ㄐ牛� 所述供电控制模块，接收激励源控制模块的命令，连接多路电流恒流智能感控供电�？椋髦贫嗦泛愣ǖ牡缌魇涑觯� 所述激震控制�？椋邮占だ纯刂颇？榈拿睿胖律焖跫ふ鸬缏返穆龀宓缌鳎氪胖律焖跫ふ鸬缏妨�。
2.如权利要求1所述的一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置，其特征是:所述电磁波发射控制�？椋邮占だ纯刂颇？榈拿睿刂评状锊ùシ⒌缏罚绱懦》⑸涞母哐孤龀宓缌�。
3.如权利要求1所述的一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置，其特征是:所述测量控制�？椋杉さ缍嗤ǖ啦饬康缏返氖荩⒔浯涓⑿惺莶杉？椋� 所述传感采集控制�？椋杉圆ù型ǖ赖氖荩⒔浯涓⑿惺莶杉？椋� 所述电磁波接收控制�？椋杉状锊ń邮詹杉？榈氖荩⒔浯涓⑿惺莶杉？�。
4.如权利要求1或3所述的一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置，其特征是:所述多路电流恒流智能感控供电�？楹图さ缍嗤ǖ啦饬康缏罚肴し⒓讲獾ピ�。
5.如权利要求2或3所述的一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置，其特征是:所述雷达波触发电路、雷达波接收采集模块连接钻孔定向雷达探测单元。
6.如权利要求3所述的一种用于隧道掘进机地质超前预报的时分复用联用装置，其特征是:所述弹性波传感通道、磁致伸缩激震电路，与极小偏移距弹性波探测单元连接。
【文档编号】G01V11/00GK204086582SQ201420008508
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】聂利超, 田明禛, 李术才, 刘斌, 王静, 李尧, 宋杰, 刘征宇, 王传武, 陈磊, 许新骥 申请人:山东大学
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