[实用新型]一种矿用本安型电阻率监测系统的接收装置

说明书

本实用新型公开了一种矿用本安型电阻率监测系统的接收装置，包括外壳，外壳上有电源输入线缆、模拟信号输入线缆和数据信号输出线缆；所述外壳内部设有电路板，电路板上有电源电路、信号调理电路、AD转换电路、FPGA主控电路；通过使用保护电路，使连接煤层底板人工电场的电极受到的电网和离散电流的浪涌冲击嵌在一个预定的安全电位值上，实现了电路中精密元器件的保护，避免了采集系统精密元器件被瞬态高能量冲击损坏，实现了矿用本安型电法的在线连续采集，可有效监测煤层底板突水微弱征兆，提高了突水在线监测预警的准确性，从而推动煤层顶底板突水在线监测预警技术的发展，进而实现煤炭资源的安全、高效开采，以及煤炭行业的高质量发展。

技术领域

本实用新型属于矿井水害监测预警技术领域，具体涉及一种用于煤层顶底板突水在线监测的矿用本安型电阻率监测系统的接收装置。

背景技术

我国是煤炭开采地质条件最为复杂的国家，在煤炭开采过程中经常受到水害威胁，给国家能源安全和国民经济稳定发展带来隐患。目前，矿山水害监测预警主要手段有光纤多参数传感、微震及电阻率法监测等，且最新《煤矿防治水细则》要求对于水文地质类型复杂矿井须开展电法与微震耦合的水害监测预警。矿井电阻率法作为煤矿井下地质安全保障技术的一种重要手段，在煤层顶、底板破坏及水害监测中的应用已有十余年的历史。矿井电阻率法监测是在巷道围岩布设电极，并向围岩供入电流建立人工电场，测量围岩受采动和富水性变化影响下的人工电场，根据电场的异常响应变化规律对工作面水害是否发生进行判断。科研工作者在矿井电阻率法监测方面开展了大量研究，并在煤矿井下的应用中取得了一定的地质效果。但是受煤矿防爆限制，电阻率监测系统的采集效率、抗电磁干扰能力、小信号分辨能力和系统重复性等问题一直没有得到很好地解决。

发明内容

本实用新型的主要目的在于，提供一种矿用本安型电阻率监测系统的接收装置，为矿井顶、底板水害监测预警提供良好的装备支撑。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种矿用本安型电阻率监测系统的接收装置，包括外壳，其特征在于，在外壳上有电源输入线缆、模拟信号输入线缆和数据信号输出线缆；外壳内部设置有电路板，电路板上有电源电路、信号调理电路、AD转换电路、FPGA主控电路；其中：

所述电源电路包括：为信号调理电路供电的模拟电源电路，为AD转换电路供电的模拟电源电路和为FPGA主控电路供电的数字电源电路；

所述信号调理电路包括：由BAV99背对背瞬态抑制二极管组成的保护电路，由AD8251ARMZ及其外围电路组成的一级低噪声、高输入阻抗程控仪表放大电路，由PGA205及其外围电路组成的二级低噪声程控仪表放大电路；

所述的AD转换电路由模数转换芯片AD7767与其外围电路组成；

所述的FPGA主控电路主要由现场可编程门阵列FPGA EP3C5E144C8、动态随机存取内存SDRANM MT48LC2M32B2及其外围电路组成，包括：控制模块、存储模块、数字滤波模块、Σ-Δ数据抽取模块、增益复原模块、地电相关模块、通信模块。

本实用新型的其他特点是：

所述数字滤波模块包括：截止频率为0.1Hz的16阶FIR高通滤波器、截止频率为1000Hz的16阶FIR低通滤波器和阻带下限截止频率为49Hz，阻带上限截止频率为51Hz的巴特沃斯IIR工频陷波器。

所述的FPGA主控电路与信号调理电路和AD转换电路输入端通过光电隔离器连接，光电隔离器用于将电极输入端的模拟信号与AD转换后的数字信号完全隔离。