煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪及综合探测方法与流程

技术特征：
1.一种煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪，包括发射机和接收机，其特征在于，所述的发射机包括发射波形产生电路、发射信号控制电路、发射线圈和发射供电装置，接收机包括接收信号调理电路、接收信号ad转换电路、接收线圈和接收电压装置；其中，发射线圈和发射供电装置的输出端分别与发射波形产生电路的输入端相连，发射波形产生电路的输出端与发射信号控制电路的输入端相连；发射信号控制电路的输出端与接收线圈和接收电压装置的输入端均相连，接收线圈和接收电压装置的输出端分别与接收信号调理电路的输入端相连，接收信号调理电路的输出端与接收信号ad转换电路的输入端相连。2.如权利要求1所述的煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪，其特征在于，所述的发射波形产生电路包括电容c1-2、电容c2-2、电容c3-2、电容c4-2、电容c5-2、电容c6-2、电容c7-2、电容c8-2、电阻r1-2、电阻r2-2、电阻r3-2、电阻r4-2、电阻r5-2、电阻r6-2、电阻r7-2、电阻r8-2、电阻r9-2、电阻r10-2、电阻r11-2、电阻r12-2、电阻r13-2、运算放大器ic1-2、运算放大器ic2-2、三极管q1-2、集成电路u1-2、电源vdd、电源v1-2，集成电路u1-2的型号为ad9983brmz，其中，电阻r1-2第一端与发射线圈连接，电阻r1-2第二端与电容c1-2第一端连接，电容c1-2第二端与电阻r2-2第一端连接，电阻r2-2第二端与电容c3-2第一端连接，电容c3-2第二端与运算放大器ic1-2输出端连接；电容c2-2第一端与发射供电装置的输入端连接，电容c2-2第二端与电阻r3-2第一端和电阻r4-2第一端共同连接，电阻r3-2第二端与运算放大器ic1-2输入正极连接，电阻r4-2第二端与电容c2-2第二端和电阻r3-2第一端均连接，电阻r5-2第一端与电阻r4-2第二端和运算放大器ic1-2输入负极共同连接，电阻r5-2第二端与电容c2-2第一端和发射供电装置的输入端共同连接；集成电路u1-2中的管脚6与运算放大器ic1-2输出端和电容c3-2第二端共同连接，电源vdd与集成电路u1-2管脚1、集成电路u1-2管脚2和电阻r7-2第一端共同连接；集成电路u1-2管脚3与电容c4-2第一端和电阻r6-2第一端共同连接，电容c4-2第二端与三极管q1-2基极相连，三极管q1-2集电极与电阻r7-2第二端连接；集成电路u1-2管脚4与电源v3-2连接，集成电路u1-2管脚5与电容c5-2第一端连接，电容c5-2第二端接地；电阻r6-2第二端与集成电路u1-2管脚4和电源v3-2共同连接，三极管q1-2发射极与电阻r12-2第一端、电阻r8-2第一端和电阻r9-2第一端共同连接，电阻r12-2第二端与电源v1-2连接，电阻r8-2第二端电阻与电容c6-2第一端和发射线圈共同连接，r9-2第二端与电阻r13-2第一端、运算放大器ic2-2输出端和电容c8-2第一端共同连接，电阻r13-2第二端作为发射波形产生电路的输出端与发射信号控制电路的输入端连接，电容c8-2第二端与运算放大器ic2-2输入负极和发射供电装置连接共同连接，运算放大器ic2-2输入正极与电阻r10-2第一端连接，电阻r10-2第二端与电容c7-2第一端连接，电容c7-2第二端与电阻r11-2第一端和电容c6-2第二端共同连接，电阻r11-2第二端与发射供电装置连接；运算放大器ic2-2输入正极还与电容c6-2第一端和发射线圈共同连接。3.如权利要求1所述的煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪，其特征在于，所述的发射信号控制电路包括电容c1-3、电容c2-3、电容c3-3、电容c4-3、电容c5-3、电容c6-3、电容c7-3、可调电阻r1-3、电阻r2-3、电阻r3-3、电阻r4-3、电阻r5-3、电阻r6-3、电阻r7-3、二极管d1-3、二极管d2-3、运算放大器ic1-3、运算放大器ic2-3、运算放大器ic3-3、集成电路u1-3、电源v1-3，集成电路u1-3的型号为ad8361armz，其中，可调电阻r1-3一端与电容c2-3一端连接，电容c2-3第二端与电阻r2-3一端连接，电阻r2-3第二端与二极管d1-3负极连接，二极管d1-3正极与电容c4-3一端和电阻r6-3一端共同连接，电容c4-3第二端作为发射信号
控制电路的输入端与发射波形产生电路的输出端电阻r13-2第二端连接，电阻r6-3第二端与集成电路u1-3的管脚ta连接；可调电阻r1-3第二端与电阻r3-3一端连接，电阻r3-3第二端与电容c1-3一端连接，电容c1-3第二端与集成电路u1-3的管脚d、集成电路u1-3的管脚vcc、电源v3-3和电阻r4-3一端共同连接，电阻r4-3第二端与电源v1-3连接；电阻r5-3一端与可调电阻r1-3第三端连接，电阻r5-3第二端与二极管d2-3正极连接，二极管d2-3负极与集成电路u1-3的管脚tb连接；集成电路u1-3的管脚b与电容c3-3一端连接，电容c3-3第二端与可调电阻r1-3第三端连接；集成电路u1-3的管脚gnd与电阻r7-3一端连接，电阻r7-3第二端与发射波形产生电路的输出端连接，集成电路u1-3的管脚c与电容c5-3一端连接，电容c5-3第二端与发射波形产生电路的输出端均连接；集成电路u1-3的管脚v2与运算方法器ic1-3一端连接，运算方法器ic1-3第二端与运算方法器ic2-3输入正极连接，集成电路u1-3的管脚v1与电容c6-3一端连接，电容c6-3第二端与运算方法器ic3-3输入负极连接，运算方法器ic2-3输入负极与运算方法器ic3-3输入正极连接，运算方法器ic2-3输入正极还与运算方法器ic3-3输入负极连接；运算方法器ic2-3输出端与电容c7-3一端连接，电容c7-3第二端与运算方法器ic3-3输出端连接，运算方法器ic2-3第四端与接收线圈连接，运算方法器ic3-3第四端与接收电压装置连接。4.如权利要求1所述的煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪，其特征在于，所述的接收信号调理电路包括电容c1-4、电容c2-4、电阻r1-4、电阻r2-4、电阻r3-4、电阻r4-4、电阻r5-4、电阻r6-4、电阻r7-4、电阻r8-4、电阻r9-4、电阻r10-4、二极管d1-4、二极管d2-4、二极管d3-4、三极管q1-4、三极管q2-4、三极管q3-4、运算放大器ic1-4、运算放大器ic2-4、运算放大器ic3-4、运算放大器ic4-4、电源v1-4、输入电源 vin和输入电源-vin，其中，运算放大器ic1-4输入正极与输入电源 vin连接，运算放大器ic1-4输入负极与输入电源-vin连接，运算放大器ic1-4输出极与电阻r1-4一端连接，运算放大器ic1-4第四极与电源v1-4连接，运算放大器ic1-4第五极作为接收信号调理电路的一个输入端与接收线圈连接；电阻r1-4第二端与运算放大器ic2-4输入正极、电阻r4-4一端和电阻r5-4一端共同连接；运算放大器ic2-4输入负极与电阻r2-4一端和电阻r3-4一端共同连接，电阻r2-4第二端作为接收信号调理电路的另一个输入端与接收电压装置连接；电阻r3-4第二端与电阻r6-4一端和电容c1-4一端共同连接，电阻r6-4第二端与电容c1-4第二端、运算放大器ic2-4输出极、电阻r4-4第二端和运算放大器ic3-4输入负极共同连接，运算放大器ic3-4输出极与电阻r5-4第二端和电阻r10-4一端共同连接；运算放大器ic3-4输入正极与电阻r7-4一端连接，电阻r7-4第二端与电阻r8-4一端和运算放大器ic4-4输入正极共同连接，电阻r8-4第二端与电阻r9-4一端连接，电阻r9-4第二端与电容c2-4一端连接，电容c2-4第二端接地；运算放大器ic4-4输入负极与运算放大器ic4-4输出极连接，二者的公共连接端作为接收信号调理电路的输出端与电阻r10-4第二端和接收信号ad转换电路的输入端共同连接。5.如权利要求1所述的煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪，其特征在于，所述的接收信号ad转换电路包括电容c1-5、电容c2-5、电容c3-5、电容c4-5、电容c5-5、电容c6-5、电容c7-5、电容c8-5、电容c9-5、电阻r1-5、电阻r2-5、电阻r3-5、电阻r4-5、电阻r5-5、电阻r6-5、电阻r7-5、电阻r8-5、电阻r9-5、集成电路u1-5、电源vcc、电源vdd、二极管d1-5，集成电路u1-5的型号为ad7793，其中，接收信号调理电路的输出端与电阻r1-5一端连接，电阻r1-5第二端与电容c1-5连接，电容c1-5第二端与集成电路u1-5管脚 v和电容c2-5一端共同
连接，电容c2-5第二端与电容c4-5一端连接，电容c4-5第二端与电阻r4-5一端连接，电阻r4-5第二端与二极管d1-5正极连接，二极管d1-5负极与电阻r7-5一端连接，电阻r7-5第二端与集成电路u1-5管脚input连接；集成电路u1-5管脚 v2与电容c6-5一端连接且接地，电容c6-5第二端与电阻r2-5一端连接，电阻r2-5第二端与集成电路u1-5管脚reset连接；集成电路u1-5管脚f1与电阻r3-5一端连接，电阻r3-5第二端与电容c7-5一端连接，电容c7-5第二端与电容c8-5一端和集成电路u1-5管脚nc共同连接，电容c8-5第二端接地；集成电路u1-5管脚-v与电容c3-5一端连接，电容c3-5第二端与电源vdd连接；集成电路u1-5管脚v1与电阻r9-5一端连接，电阻r9-5第二端与电源vcc连接；集成电路u1-5管脚reset1与可调电阻r5-5一端连接，可调电阻r5-5第二端与集成电路u1-5管脚reset2连接，可调电阻r5-5第三端与电容c5-5一端连接，电容c5-5第二端与集成电路u1-5管脚-v2连接；集成电路u1-5管脚dgnd与电容c9-5一端连接，电容c9-5第二端接地；集成电路u1-5管脚agnd与电阻r6-5一端连接，电阻r6-5第二端接地，集成电路u1-5管脚output与电阻r8-5一端连接，电阻r8-5第二端与电容c10-5一端连接，电容c10-5第二端与外部电路连接。6.一种煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测方法，采用权利要求1至5任一项所述的煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪，具体包括以下步骤：步骤一，将煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪切换到直流电法，用外部电极给大地供电，得到直流电法发射信号，直流电法发射信号通过发射波形产生电路，将直流电法发射信号传输至发射信号控制电路，发射信号控制电路将直流电法发射信号传输至接收电压装置，接收电压装置接收到直流电法接收信号，接收电压装置将直流电法发射信号与直流电法接收信号传输至接收信号调理电路，接收信号调理电路将接收到的直流电法发射信号与直流电法接收信号分别进行放大及整流调理，并将调理后的直流电法发射信号与直流电法接收信号传输至接收信号ad转换电路，接收信号ad转换电路对调理后直流电法发射信号与直流电法接收信号进行ad转换，转换后得到可以进行数据处理的直流电法数据；所述的直流电法数据包括直流电法发射数据和直流电法接收数据；步骤二，将步骤一得到的直流电法数据，用直流电法方法反演得出地层实际视电阻率，并反演计算出直流电法深度-视电阻率数据；步骤三，用直流电法深度-视电阻率数据绘制直流电法视电阻率等值线图；步骤四，将煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪切换到瞬变电磁法，发射线圈向地质体发射瞬变电磁一次场，瞬变电磁一次场通过发射波形产生电路，将瞬变电磁一次场信号传输至发射信号控制电路，发射信号控制电路将瞬变电磁一次场信号传输至接收线圈，接收线圈接收到瞬变电磁二次场信号，接收线圈将瞬变电磁一次场信号与瞬变电磁二次场信号传输至接收信号调理电路，接收信号调理电路将接收到的瞬变电磁一次场信号与瞬变电磁二次场信号进行放大及整流调理，并将调理后的瞬变电磁一次场信号与瞬变电磁二次场信号传输至接收信号ad转换电路，接收信号ad转换电路对调理后瞬变电磁一次场信号与瞬变电磁二次场信号进行ad转换，转换后得到可以进行数据处理的瞬变电磁接收数据；步骤五，利用步骤四得到的瞬变电磁接收数据，按瞬变电磁法的算法计算出视电阻率值，对瞬变电磁数据进行深度反演计算，得到瞬变电磁视电阻率-视深度数据；步骤六，利用视电阻率-视深度数据绘制瞬变电磁视电阻率等值线图；步骤七，将步骤三得到的直流电法视电阻率等值线图作为基图，图中反应的是不同深
度范围的低阻体位置及区域，将步骤六得到的瞬变电磁视电阻率等值线图作为对比图，将二者进行叠加，将二者图中同时存在低阻异常区的划定为确定异常区，只有其中一者存在低阻异常区则划定为待定异常区，其他区域则划定为正常区；步骤八，判断步骤七中处理结果是否存在确定异常区，若存在则说明融合处理成功，进入步骤九，若不存在则说明融合处理失败，返回至步骤一；步骤九，绘制直流电法-瞬变电磁探测综合成果图。

技术总结
本发明给出了一种煤矿井下直流电法-瞬变电磁综合探测仪及综合探测方法，包括发射机和接收机，所述的发射机包括发射波形产生电路、发射信号控制电路、发射线圈和发射供电装置，接收机包括接收信号调理电路、接收信号AD转换电路、接收线圈和接收电压装置；发射线圈和发射供电装置的输出端分别与发射波形产生电路的输入端相连，综合探测仪综合了瞬变电磁探测方式与直流电法探测方式，具备直流电法和瞬变电磁法的功能，检波器通过按某种极距的装置形式沿测线同步进行直流电法数据和瞬变电磁数据采集，对所采集的直流电法数据和瞬变电磁数据进行综合反演解释，解决了现有技术中探测仪对地层构造不敏感进而导致探测结果不准确的技术问题。技术问题。技术问题。


技术研发人员：张军 王信文 王小波 王智聪 王霄菲 宫浩 李渊 王昊星
受保护的技术使用者：中煤科工集团西安研究院有限公司
技术研发日：2022.08.12
技术公布日：2022/12/8