|
關(guān)鍵字：電壓變送器，微震監(jiān)測系統(tǒng)，信號遠傳
微震監(jiān)測系統(tǒng)常常安裝于露天礦和地下礦山、水壩壩體的環(huán)境中用于監(jiān)測微震情況，檢波器檢測到的微震信號要傳送到采集設(shè)備中進行處理，通常檢波器的信號微弱，很難長距離傳送，故采集設(shè)備要經(jīng)常安裝在隔爆箱內(nèi)，而笨重的隔爆箱安裝和維護成本很高，實際應(yīng)用中需要一種方案來解決微弱電壓信號遠傳的問題。
1、引言
巖體在變形或斷裂過程中產(chǎn)生微震信號，通過埋設(shè)在礦山特定位置的先進檢波器裝置，對礦山在采動過程中發(fā)生的能量變動、能量分布及震源等進行快速有效的分析和定位，從而起到預警的作用，對礦山安全非常重要。
在檢波器感知到震動后，以毫伏級電壓信號的形式，將該信號傳輸?shù)降V井中的采集裝置。因檢波器輸出信號微弱，遠傳受到影響，故采集裝置通常需要安裝在礦井深處，而不能安裝在礦外機房。
因采集設(shè)備的笨重，在礦井內(nèi)安裝維護的成本很高。如果檢波器微弱電壓信號能不失真的傳輸?shù)?0Km外的地面機房，那么安裝成本將大幅度降低。因采集設(shè)備和維護設(shè)備都安裝在地面機房中，日后其維護費用也將大幅度降低。
 
礦山微震監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu) 微震系統(tǒng)分析，起到有效預警的作用
2、檢波器輸出的微弱電壓信號處理
怎樣將檢波器輸出的微弱電壓信號進行處理遠傳到10Km之外的分站采集設(shè)備內(nèi)？
首先要知道檢波器的工作原理，微震檢波器主要是由外殼、圓柱行磁鋼、環(huán)行彈簧片和線圈等組成。磁鋼被垂直的固定在外殼中央，線圈通過上下兩個彈簧片與外殼做軟連接，使它置于磁鋼和外殼之間環(huán)行磁通間隙間，能夠上下移動。當?shù)卣鸩▊鞯降乇碛^測點時，檢波器外殼連同磁鋼隨之發(fā)生震動，線圈則由于慣性而滯后于磁鋼，形成二者之間的相對運動。在這樣的運動中，線圈切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，輸出與震動周期相對應(yīng)的電流信號,再經(jīng)過精密電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，該信號強度一般為毫伏級，最大1V左右。
 
檢波器的外觀，垂直固定于巖體上 檢波器測試震動，輸出的電壓波形
按照傳統(tǒng)方法，檢波器輸出的信號需要收集到隔爆箱內(nèi)，復雜而且成本高昂
常規(guī)電壓傳感器，對于毫伏級信號的測量難度很大。首先是電壓很低（通常為幾十mV到1V左右），而且被測波形為震動波形（非標準正弦波形），采用常規(guī)互感原理或霍爾原理都不能準確測量。最大的挑戰(zhàn)在于如何將測量到的信號，實時的不失真的傳輸10Km之外。為了達到預期目的，可以采用幾個措施：
1. 信號傳輸線盡可能粗，減小阻抗。
2. 特殊設(shè)計，加大變送器的輸出負載能力。
3. 變送器采用電流環(huán)輸出，恒流電流輸出4-12-20mA。
4. 采用高精度線性光電隔離原理（而不是互感或霍爾原理），該原理通常被用于測量直流電壓，而此次被用于測量交流震動信號。
經(jīng)過上述改進過程后，新產(chǎn)品用于實際測試，達到了預期效果。
傳感器輸出的波形與實際檢波器輸出的波形完全一致并同步。
3、GU1-C51系列交直流電壓傳感器的工作原理
 
導軌型交直流通用電壓傳感器GU1-C51 外形 GU1-C51交直流通用型電壓傳感器原理圖
導軌型GU1-C51交直流通用型電壓傳感器，可同時測量交流和直流電壓信號，尤其適用于微弱的電壓信號測量 。電壓信號經(jīng)過輸入處理電路后，被轉(zhuǎn)換成能被線性光電隔離器件（起到原付邊隔離作用并具有線性關(guān)系）接受的信號，在經(jīng)過相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)換電路后，調(diào)整為各種信號，（如跟隨型電流環(huán)信號，跟隨型電壓信號等），該信號可以精確的反映原邊電壓信號的波形，做到實時而不失真。
該系列產(chǎn)品具有很多優(yōu)勢和特點：測量交直流電壓信號，尤其是微電壓信號，負載能力強，反應(yīng)速度快 ，線性度高
4、結(jié)束語
微震監(jiān)測系統(tǒng)近年來發(fā)展迅速，該系統(tǒng)能對采礦活動起到安全預警的作用，其廣泛應(yīng)用會極大的提高我國采礦業(yè)的安全水平。使用GU1-C51系列變送器后，以前繁重的井下（或隧道內(nèi)）的作業(yè)被地面上的活動替代，調(diào)試、維護工作變得簡單易行。安全是一切工作的前提，柏艾斯秉承長期做高品質(zhì)產(chǎn)品提供商的理念，能為中國采礦業(yè)安全生產(chǎn)盡一份力是我們的榮幸。
|
