[发明专利]一种线性调频的煤岩辐射检测装置及方法

权利要求书

1.一种线性调频的煤岩辐射检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：获取矿井内煤炭、矸石和岩石的样本，通过红外线性调频发生器发射波长在760nm-1mm的红外线；

通过光谱仪测定上述煤炭、矸石和岩石的吸收峰，确定红外线性调频发生器线性扫频的范围；

利用反射调制信号接收器接收上述煤炭、矸石和岩石反射的红外频谱，在上述煤炭、矸石和岩石的吸收峰附近，将所接收的信号作分数阶傅里叶变换并通过双向反射分布函数及FRFT域上的功率聚集效应联合发射信号比较提取包括功率峰的幅值、相位的特征参数，根据特征参数分别建立煤炭、岩石及矸石的识别特征映射表征库，并使用支持向量机作为识别分类器；

步骤二：设定所述红外线性调频发生器的扫频波长范围，并设定扫频波长变化规律；

步骤三：利用所述反射调制信号接收器对截割界面反射的辐射输入进行预处理，并将预处理后的反射调制信号发送至核心控制器；

步骤四：核心控制器实时接收步骤三预处理后的反射调制信号，对反射调制信号作分数阶傅里叶变换并利用双向反射分布函数及FRFT域上的功率聚集效应联合发射信号比较提取包括功率峰的幅值、相位的特征参数，通过对比步骤一中已记录的煤炭、岩石及矸石的识别特征映射表征库并利用支持向量机完成实时在线的采煤机掘进的煤炭、矸石和岩石的识别。

2.根据权利要求1所述的一种线性调频的煤岩辐射检测方法，其特征在于：所述步骤二中红外线性调频发生器的扫频波长范围为：1500nm-2500nm；

所述步骤二中设定的扫频波长变化规律为：，上式中：k为线性系数。

3.根据权利要求1所述的一种线性调频的煤岩辐射检测方法，其特征在于：所述步骤三中对截割界面反射的辐射输入进行的预处理具体包括对截割界面反射的辐射输入作噪声平滑及杂波抑制处理。

4.根据权利要求1所述的一种线性调频的煤岩辐射检测方法，其特征在于：所述煤岩辐射检测方法还包括步骤五：核心控制器完成煤炭、矸石和岩石的识别后，将识别结果发送至采煤机控制系统或指挥中心作信息预警，通过接收的反射调制辐射信号在FRFT域上峰值的位置解析出所识别的煤炭、矸石和岩石在以煤岩辐射检测装置为参考系的截割界面坐标，并依据采煤机的世界坐标系通过坐标变换完成识别结果中煤炭、矸石和岩石坐标在世界坐标系中的映射，以指导或控制采煤机滚筒的升降；

所述煤岩辐射检测装置包括防爆外壳，所述防爆外壳的内部设置有红外线调频发生器、反射调制信号接收器和用于实时分析经所述反射调制信号接收器处理过的红外频谱信息的核心控制器；

所述防爆外壳的一侧面设置有用于红外线性调频发生器发射红外频谱信号、反射调制信号接收器接收红外频谱信号的红外窗口玻璃，所述防爆外壳的其余五个侧面均由符合煤矿井下安全标准的钢材制成；

所述红外线性调频发生器包括面阵型红外线性调频发射源、线性频率调制控制芯片和第一电源驱动模块，所述线性频率调制控制芯片内预先写入线性扫频算法，所述线性频率调制控制芯片及第一电源驱动模块分别通过导线与核心控制器相连；

所述反射调制信号接收器包括矩形接收面反射调制信号接收源、调制信号解析芯片和第二电源驱动模块，所述调制信号解析芯片内预先写入信号提取及降噪算法，用于滤除背景信号、提取截割界面反射的红外频谱，所述调制信号解析芯片及第二电源驱动模块分别通过导线与核心控制器相连。

5.根据权利要求4所述的一种线性调频的煤岩辐射检测方法，其特征在于：所述核心控制器包括数据处理单元、主电源模块和通信模块，所述数据处理单元是基于FPGA/DSP双核处理器的反射调制信号分析单元，所述主电源模块用于控制整个装置的电源供给并给所述红外线性调频发生器和反射调制信号接收器提供电源，所述通信模块包括有线通信和无线通信两种数据传输模块；

所述核心控制器通过通信模块与采煤机的控制系统双向通信，为采煤机提供煤-岩的位置信息或发送控制指令控制滚筒的升降。