為保證煤礦安全高效開(kāi)采,我國(guó)每年累計(jì)施工數(shù)億米長(zhǎng)度的治理瓦斯鉆孔工程。為提高鉆孔施工效率及質(zhì)量,保障煤礦安全高效開(kāi)采,設(shè)計(jì)了一種煤礦井下電磁波無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)可隨鉆測(cè)量鉆井姿態(tài)等參數(shù),通過(guò)鉆柱與接地線之間形成電勢(shì)回路,將測(cè)得信號(hào)通過(guò)地層傳輸?shù)姐@機(jī)后被接收,實(shí)時(shí)顯示鉆孔內(nèi)近鉆頭處的鉆探參數(shù),可應(yīng)用于定向鉆井施工。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)驗(yàn)證,該儀器使用電磁波傳輸信號(hào)時(shí),信號(hào)最大傳輸距離為500 m,傳輸速率可達(dá)50 bit/s。 

【文章來(lái)源】：電子設(shè)計(jì)工程. 2020,28(13)

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

系統(tǒng)構(gòu)成框圖

智能數(shù)傳系統(tǒng)由低功耗的FPGA芯片Intel?Cyclone?10CX085和D/A模塊AD7111組成的DDS電路產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)，經(jīng)可變?cè)鲆娣糯笃鞯榷嗉?jí)放大器放大后輸出，可通過(guò)DDS電路調(diào)節(jié)通信頻率，通過(guò)可變?cè)鲆娣糯笃髡{(diào)節(jié)通信功率[10-16]。信號(hào)的接收電路主要由開(kāi)關(guān)電容帶通濾波器MAX267組成，如圖2所示，可通過(guò)編程調(diào)節(jié)帶通濾波器的中心頻率[17-19]。3 孔中裝置

孔中裝置由絕緣短節(jié)與探管組成。絕緣短節(jié)為孔中裝置的收發(fā)天線，兩端相互絕緣，為滿足通信需求，其絕緣電阻在DC500 V時(shí)不得小于500 MΩ。如圖3所示，絕緣短節(jié)中間的絕緣段長(zhǎng)度越長(zhǎng)傳輸損耗越小，但加工難度也越高。同時(shí)為滿足鉆進(jìn)需要，其直徑需與鉆桿外徑相同，抗扭矩不小于10 000 N·m。探管包括可充電電池組、智能電源管理單元、姿態(tài)測(cè)量單元和多模式數(shù)傳系統(tǒng)。探管的電池組可單獨(dú)使用給探管供電，也可外接渦輪發(fā)電機(jī)充電，以滿足長(zhǎng)時(shí)間（大于100小時(shí)）連續(xù)工作的需求。智能電源管理單元采用姿態(tài)檢測(cè)、壓力檢測(cè)和綜合決策等技術(shù)智能管理系統(tǒng)電源，根據(jù)需要自動(dòng)給孔中測(cè)量模塊進(jìn)行供電、斷電，控制孔中設(shè)備的工作狀態(tài)，在鉆進(jìn)過(guò)程中休眠，停鉆測(cè)量時(shí)喚醒，降低系統(tǒng)功耗。姿態(tài)測(cè)量單元將測(cè)得的姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給多模式數(shù)傳系統(tǒng)，多模式數(shù)傳系統(tǒng)以設(shè)定的調(diào)制模式將數(shù)據(jù)調(diào)制，并通過(guò)地層/鉆桿傳輸通道完成與孔口控制器的雙向通信。

【參考文獻(xiàn)】：
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