為認(rèn)識聚焦雙頻激電法煤巷綜掘探測含水地質(zhì)構(gòu)造異常激電特征,減少傳統(tǒng)阻容網(wǎng)絡(luò)物理模型實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)誤差,提高正演模擬測試精度,依據(jù)煤巷含水地質(zhì)構(gòu)造實(shí)際工況條件和聚焦效應(yīng)探測機(jī)理,搭建地電測試探測模型及與其等效的阻容網(wǎng)絡(luò)模型,利用Matlab軟件Simulink組件中Sim PowerSystems模塊精準(zhǔn)構(gòu)建探測系統(tǒng)仿真電路模型。通過改變阻容網(wǎng)絡(luò)模型參量,模擬含水地質(zhì)構(gòu)造探測視電阻率和視幅頻率變化規(guī)律。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨測點(diǎn)距掘進(jìn)斷面距離的增加,視幅頻率逐漸增加,而視電阻率逐漸減小,在測點(diǎn)距掘進(jìn)斷面48m處,視幅頻率達(dá)到19.7%,視電阻率達(dá)到571.5Ω·m,即測點(diǎn)越靠近含水異常體,其激電效應(yīng)異常越為明顯。 

【文章來源】：煤炭工程. 2020,52(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

聚焦雙頻激電法地電測試模型

依據(jù)聚焦雙頻激電法含水地質(zhì)構(gòu)造地電測試模型，使主電極A及屏蔽電極與探測儀發(fā)送機(jī)的正向輸入端相連，巷道后方無窮遠(yuǎn)處的接地電極B和測量電極一端N與發(fā)送機(jī)的負(fù)向輸入端相連，測量電極另一端M可在巷道A與B(N)兩端點(diǎn)之間移動，測量電極M和N(B)兩端與接收機(jī)相連，構(gòu)建與其等效的阻容模型網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。由空間電流場電位分布特性可知，在巷道后方某一測量點(diǎn)M處的測量電位總可以與掘進(jìn)前方某一點(diǎn)M"處電位等效，設(shè)接地電極B(N)處電位與掘進(jìn)前方較遠(yuǎn)處B"(N")處電位等效。沿巷道向后方移動測量電極M，即使其等效測量電位M"逐漸接近含水異常體，隨著測量電極M的移動，AM(M")段和MN(M"N")段煤層的阻容值也隨之變化，通過有規(guī)律地改變阻容值大小，模擬聚焦雙頻激電法探測過程。2 聚焦超前探測系統(tǒng)精準(zhǔn)模型構(gòu)建

為產(chǎn)生上述雙頻合成方波恒流源，實(shí)現(xiàn)聚焦雙頻激電法探測精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M，文中利用Matlab軟件中的Simulink組件精準(zhǔn)構(gòu)建探測系統(tǒng)仿真電路模型如圖3所示。Simulink組件提供有專門用于解決電路、電力電子、電機(jī)等系統(tǒng)仿真和分析的電力系統(tǒng)模型庫(Sim Power Systems模塊)，該模塊含有電源模型庫、元件模型庫、電機(jī)模型庫、電力電子模型庫、測量模型庫、應(yīng)用模型庫、附加模型庫等子模塊庫，擁有約100個(gè)模塊。實(shí)驗(yàn)?zāi)M采用的頻率對是fL=1/13Hz和fH=1Hz，電源選擇受控電流源(Controlled Current Source)，其幅值設(shè)為0.1A，兩組PWM波矩形脈沖序列PWM1和PWM2、PWM10和PWM20通過邏輯與運(yùn)算形成觸發(fā)脈沖。為形成頻率對為fL=1/13Hz和fH=1Hz的雙頻合成方波電流，兩組PWM波矩形脈沖序列參數(shù)設(shè)置見表1。按照方波逆變電路原理，逆變電路中的開關(guān)器件選擇絕緣柵晶體管(IGBT)，通過PWM1和PWM2、PWM10和PWM20形成的兩組觸發(fā)脈沖交替切換開關(guān)IGBT、IGBT3和IGBT2、IGBT1，將直流恒流電源逆變成雙頻合成方波電流(替代發(fā)送機(jī))供給負(fù)載。按圖2從元件模型庫(Elements)中選取合適的電阻和電容放到仿真平臺上，從測量模塊元件庫(Measurements)中選擇Voltage Measurement(替代接收機(jī))檢測測量電極兩端電壓，將各模塊連接起來，組成仿真電路模型。Sim Power Systems還提供了交互式工具Powergui模塊，用戶可通過Powergui修改模型的初始狀態(tài)，同時(shí)還可以進(jìn)行系統(tǒng)的時(shí)域、頻域響應(yīng)分析。

【參考文獻(xiàn)】：
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