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原文传递一种用于掘进机的煤矿矿井超前探测方法

专利名称：	一种用于掘进机的煤矿矿井超前探测方法
摘要：	本发明公开了一种用于掘进机的煤矿矿井超前探测方法，步骤是：掘进机掘进时，电流激励源产生的电流通过活动截齿进入煤层形成杂散电流，回流网采集到的杂散电流经过过渡电阻回到电源负极，由于煤层的电阻率和煤层的含水量等特征有关，当煤层的含水量等信息变化时，杂散电流及过渡电阻两端的电势差也随之变化，煤层的含水量信息就转变为电信号；过渡电阻两端的电势差加在压电陶瓷两端时，压电陶瓷伸长或压缩，电信号转变为应变信号；传感光纤受压电陶瓷的挤压，将应变信号转变为光信号，光信号通过传感光纤到达光电探测器，分析解调后的光信号可得到煤层含水量信息。本发明可达到对煤层含水量实时超前探测的效果，抗电磁干扰能力强。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国矿业大学
发明人：	许少毅;彭强;薛宏宇;邢方方;李威;王禹桥;杨雪锋;范孟豹;陈光;董峰
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN201911301527.7
公开号：	CN111024769A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	周敏
分类号：	G01N27/04;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/04
申请人地址：	221116 江苏省徐州市铜山区大学路1号
主权项：	1.一种用于掘进机的煤矿矿井超前探测方法，其特征在于，使用的检测装置包括光路模块和电路模块，所述光路模块包括宽带光源(1)、环形器(2)、传感光纤(3)、反射镜(4)、光电探测器(5)，所述电路模块包括电流激励源(6)、压电陶瓷(7)、过渡电阻(8)、回流网(9)、活动截齿(10)，所述宽带光源(1)与所述环形器(2)的端口一(21)相连，所述环形器(2)的端口二(22)通过所述传感光纤(3)与所述反射镜(4)相连，所述环形器(2)的端口三(23)与所述光电探测器(5)相连，所述电流激励源(6)的负极(61)分别与所述压电陶瓷(7)的电极一(711)和所述过渡电阻(8)的接口一(81)相连，所述电流激励源(6)的正极(62)与所述活动截齿(10)相连，所述压电陶瓷(7)由极化方向相同的压电陶瓷片一(71)和压电陶瓷片二(72)叠加而成，传感光纤(3)从压电陶瓷片一(71)和压电陶瓷片二(72)的间隙穿过并被压紧，压电陶瓷(7)的电极二(712)分别与过渡电阻(8)的接口二(82)和所述回流网(9)相连；所述宽带光源(1)、环形器(2)和光电探测器(5)一起封装在掘进机的主控室中，传感光纤(3)从主控室被引入掘进机的截割部(11)，电流激励源(6)位于掘进机的主控室，压电陶瓷(7)通过支架固定安装在掘进机截割部(11)内，回流网(9)分布在截割部(11)内壁上，活动截齿(10)通过受拉螺栓固定在截割部(11)的头部，受拉螺栓与截割部(11)之间设有绝缘垫片；探测方法包括以下步骤： A、宽带光源(1)的输出光从端口一(21)进入环形器(2)，在端口一(21)至端口二(22)的传输光路中形成线偏振光，从端口二(22)输出；从端口二(22)输出的线偏振光经传感光纤(3)到达反射镜(4)，经反射镜(4)反射后回到传感光纤(3)，传感光纤(3)中的线偏振光经端口二(22)进入环形器(2)，从端口三(23)输出；从端口三(23)输出的线偏振光进入到光电探测器(5)，经光电转换后得到光的相位信息； B、掘进机掘进时，电流激励源(6)从正极(62)输出的电流通过活动截齿(10)进入煤层里形成杂散电流，杂散电流通过截割部(11)侧壁被回流网(9)收集后经过渡电阻(8)回到电流激励源(6)的负极(61)，过渡电阻(8)两端产生一定的电压差，电压差中携带了煤层含水量信息； C、过渡电阻(8)两端的电压作用在压电陶瓷(7)两极形成电场，在电场作用下，压电陶瓷片一(71)和压电陶瓷片二(72)发生形变，同时挤压位于压电陶瓷片一(71)和压电陶瓷片二(72)之间的传感光纤(3)； D、传感光纤(3)被挤压后，在应力作用下线偏振光的相位差发生变化，最终在光电探测器(5)中经光电转换得到煤层的含水量信息，实现超前检测。 2.根据权利要求1所述的一种用于掘进机的煤矿矿井超前探测方法，其特征在于，所述环形器(2)的端口一(21)与端口二(22)之间的传输光路具备单向性，传输光路的消光比≥32dB；环形器(2)的端口二(22)与端口三(23)之间的传输光路具备单向性，且传输光路的消光比≥32dB。 3.根据权利要求1所述的一种用于掘进机的煤矿矿井超前探测方法，其特征在于，所述传感光纤(3)被压电陶瓷(7)挤压部分为熊猫保偏光纤，其余部分为对振动不敏感的旋转高双折射光纤。 4.根据权利要求1所述的一种用于掘进机的煤矿矿井超前探测方法，其特征在于，所述电流激励源(6)为直流恒压电源，正极电势30V，负极电势0V。 5.根据权利要求1所述的一种用于掘进机的煤矿矿井超前探测方法，其特征在于，所述压电陶瓷(7)为经过极化后的钛酸钡压电陶瓷，极化方向为与压电陶瓷片一(71)和压电陶瓷片二(72)的结合面相垂直的方向，且在压电陶瓷(7)的电极一(711)和电极二(712)的两端面施加一定的预应力。 6.根据权利要求1所述的一种用于掘进机的煤矿矿井超前探测方法，其特征在于，所述过渡电阻(8)的阻值≥500欧姆。
所属类别：	发明专利