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金屬探測范文第1篇

能。但是普通金屬探測器一般探測到的天然黃金，多為小顆粒金屬，甚至小到零點幾克。金屬探測器（metal detector）是一款高性能為安防設計的金探測器。與傳統探測器相比：探測區工作面的特殊設計，探測面積大、掃描速度快、靈敏度極高。外殼采用ABS工程塑料一次鑄成，抗擊能力強、工藝精細、重量輕便于攜帶等特點。可探測被隱藏在人體身上的所有種類的金物體，包括首飾，電器元器件等。

如探測距離達不到規定要求或靈敏度過高以至引起不穩定或對人體無金探掃也發出聲音或振動時，應進行靈敏度調整。把聲音、振動轉換開關（10）放在“釋放”狀態，用一把小的一字螺絲刀從探測器手柄上的小孔伸進去順時針旋轉，調至發聲，再逆時針旋轉調至剛不發聲后再逆時針旋轉半圈，至靈敏度滿足要求為止。

（來源：文章屋網 ）

金屬探測范文第2篇

關鍵詞：綜合物探方法；礦產探測；多金屬礦；地質勘查；勘探手段 文獻標識碼：A

中圖分類號：P62 文章編號：1009-2374（2016）16-0144-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.16.070

綜合物探方法在多金屬礦勘探和探測中，以前應用的概率較低，并未對其物探技術進行深入探究。隨著找礦工作任務的不斷加劇，尋找隱伏礦床或深部礦產已經成為了礦產尋找和探究的重點方向。為更加科學、有效地進行多金屬礦的探測，勘探技術不斷提升，在我國科學技術飛速發展的今天，物探儀器及其探測技術越來越先進，一種結合了各種科學技術優勢互補形成的綜合物探儀器逐漸被關注和重視，進而提升了綜合物探方法的應用效率，也提高了綜合物探方法在多金屬礦產探測中的應用。

1 綜合物探的含義

綜合物探的全稱為綜合地球物理勘探，它是在面對特殊勘探對象和勘探任務時，為了能夠獲得最好的勘探效率，而結合地球物理方法進行探測的一種技術。它可以有效地避免只采用地球物理勘探進行探測而出現的多解性問題，加強解釋效果，同時綜合地球物理勘探以地球為探究目標，以物理學理論為探究基礎。它的應用范圍非常廣泛，包括資源的勘測、探測和研究等。綜合物探的應用方法比較多，根據不同探測要求對應的有不同的探測方法，例如地震法、重力法、電法、磁法、聲波法、核法、測井法和地溫法等，在探測中應用的主要技術包括熱導率、磁導率和巖石物理性質分密度技術等。利用這些先進技術和手段，可以有效提高綜合物探的探查效率，加強對多金屬礦或其他資源的探測效率，從而為人們的生產、生活帶來便利，為國家資源的開發、利用提供可靠的物探技術。便于國家對國防、文物、社會環境、城鄉建設、水電、核電等各種利于民生問題的治理和處理。現在我們對多金屬礦產資源的勘測，需要一種具備科學性、合理性、有效性、快速性、精準性、可靠性相結合的綜合技術，才可以確保多金屬礦產地質勘探的高效性，加強對其分別區域的準確探測，才能提高多金屬礦的探測效率，提高其開發利用率。基于上述各種要求，綜合物探方法便是一種具備各種應用特點的綜合技術，它具備應用的便捷性、探測的精準性、操作的快速性，同時經濟、可靠、高效，完全可以達到多金屬礦探測要求，實現資源開發目標，為人們生產、生活提供豐富、源源不斷的礦產資源。

2 綜合物探在多金屬礦中的應用分析

2.1 磁法勘探技術在多金屬礦勘探中的應用

綜合物探在多金屬礦探測中，應用技術多樣，其中最為成熟且應用效率最高的一種技術就是磁法勘探技術。磁法勘探技術在多金屬礦探測中不僅可以有效對地質結構進行探查，而且可以有效進行地質巖性劃分，還具有快速、便捷、經濟等特點，是綜合物探在多金屬礦探測中應用成熟且使用最為廣泛的一種優良技術。多金屬礦的礦產種類很多，最為主要的有兩種：一種是金屬礦；另一種是磁鐵礦，而且應用率最為普遍。利用磁法勘探技術對多金屬礦的鐵礦進行探尋時，有兩種不同磁測方法，分別為高精度直升機航空磁測以及地面磁測。在對某一區域多金屬礦隱伏礦產進行探測時，探測方法的使用需要依據本地區的地質結構和地層等特征與地球化學和區域地球物理特性等的關系，結合對激電中梯以及可控源音頻大地電磁測探法，建立適于隱伏礦物探探測方式，從而對其分布進行探測，圈定范圍，提高多金屬礦的探尋效率。

2.2 多金屬礦深邊部找礦的綜合物探應用

綜合物探法在多金屬礦探測應用中具有方便、經濟適用等優點，又具有定量反演深埋礦體延伸、埋深、長度和寬度的作用。綜合物探能夠對礦床儲量、分布等進行提前預估，避免盲目鉆探造成的不良情況。探測中可利用電法、地震法對巖性解釋和地層的劃分進行處理，因為存在低精度情況，因此將方法可改換成測井法。在巖性解釋中利用測井，它可形成很多參數，加之鉆孔多，利用每一個不同鉆孔測井均能夠對巖性結構進行分析，對其底層進行探查。要加強探測效率，需要對探測電法、地震法和測井法互相聯合。測井法的應用可以對水層進行良好探測，清晰反映其界面，并取得相關反映參數。各相關數據的呈現可以有效對巖石裂隙、泥質和密度等的具體含量和內容進行掌握，而且可以探測其氫的指數、溫度、水流方向和速率。對多金屬礦采用綜合物探，能夠對深邊部水的情況進行了解和研究，對去流向或砂體的延伸方向進行辨別和判定。

2.3 重磁法在多金屬礦勘探中的應用

重磁法在多金屬礦中的探測，不僅能夠進行斷裂劃分，還可以對斷裂進行定量計算，可進行定量計算的原因是斷裂后對側均具有一定磁性和密度，從而存在重磁異常，所以利用重磁異常可進行多金屬礦的探測。探測中需要先進行重磁預先分析，然后對相關數據處理，在對地質磁異常的引發進行定性解釋，在定性解釋中需要以平面資料為分析主體，對其斷裂位置、走向、可能出現傾向等情況進行確定，再進行定量解釋，需要以剖面為分析主體，對斷裂的傾角、延深和斷裂距離等進行計算，通過重磁異常的分析，對地質解釋做出具體分析，包括對斷裂的性質、年代及類型等進行解釋，取得探測數據。在多金屬礦探測中應用重磁法，可以對深部礦結構、劃分進行有效勘察，對隱伏礦區域進行圈定，對金屬礦床進行探測等。

3 綜合物探在多金屬礦勘探時存在的難點

3.1 多金屬礦深部開采中存在綜合物探勘探數據重復的難點

在多金屬礦深部進行綜合物探方法探測中，因為存在多金屬礦探測長期深部開采的情況，所以會出現一些數據重復的難題，影響探測效果，增加數據分析難度。對綜合物探數據干擾原因的分析，有兩大原因：一是人文干擾；二是干擾地段分布范圍廣泛。首先是人文干擾，由于各個勘探隊伍的探測采用各種探測儀器或對應方法進行礦區探測，而且這些儀器的使用都具有抗干擾處理，使得在進行探測時這些儀器已經不能受到其他波的干擾，造成探測中出現數據的采集都符合相應探測技術要求，影響數據的準確分析；其次是受干擾區域分布廣泛，由于各個勘查隊伍進行各種勘測，勘測范圍包括礦區和區域等，導致大面積的礦區勘測工作都受到干擾，所以嚴重影響綜合物探數據的接收。為避免這種大范圍干擾的影響，提高綜合物探數據的準確性，在綜合物探探測中，需要加強對抗干擾的實施。我們可以利用發射功率加大、濾波增強或超常規多次疊加等方式進行探測，而對一些受干擾地段弱的區域，采取頻段、時段延長的方法，要注意在確保低頻段、晚時道探測質量情況下進行，對受干擾地段嚴重的區域在探測時，不采用延長頻段、時段的方法，是因為延長后的探測效率仍不佳，因此需采取上述加大發射功率等方法。

3.2 多金屬礦在綜合物探中存在探測深度要求大的難點

在多金屬礦山的探測工作中，各項勘查工作要求比較高，尤其是在已經明確的礦區內對盲礦體的尋找、已知礦體的延深勘查和對周圍隱伏礦體的探查。由于對各種礦體的存在都存有未知性和探索性，同時不確定其存在的深度，所以在綜合物探中需要通過一定深度的探測，通過磁場信號的搜索進行尋找。一般對已知礦區進行盲礦探測或對已知礦體進行延深探查時，深度的要求很高，需要深500～1000米，對隱伏礦體探查時的深度要在300米以外，探測深度越深臨近探測信號的接收才可以進一步清晰，否則深部礦體會受到各種因素的影響或地表干擾等，影響探測數據信號出現較低的情況，這樣會影響探測效率和速率，所以一般在進行深部探測前需要進行地表干擾的相應處理，盡量提高探測效率。

探測數據重復或探測深度大等都是多金屬礦探測中存在的難點，這也說明進行隱伏礦或深度礦探測的難度明顯大于對淺層礦探測的難度，不僅對探測技術要求高，同時也對探測技術的先進性和可靠性提出了更高的要求和考驗。因此，在多金屬礦探測中，綜合物探方法的應用需要根據實際金屬礦探測中遇到的問題，進行技術和方法的適當調整，以期能夠符合探測實際要求，確保對多金屬礦探測的有效性。

4 結語

我國礦產資源豐富、種類繁多，它們屬于非可再生能源，其中金屬礦產種類齊全，但根據地質差異其分布不均。隨著經濟社會的不斷發展，很多金屬礦產不斷被開發和利用，導致一些金屬礦產資源逐漸短缺，從而使人們加強了對深部金屬礦和隱伏礦產探測的重視。為了更好地尋找多金屬礦床，便于開發利用，提高國家資源應用的豐富性，探測礦產資源的技術倍受關注。在多金屬礦探測中需要先進探測方法和技術，隨著科學技術的不斷發展和物探技術水平的不斷提高，綜合物探方法達到了多金屬礦探測的要求，它為礦產的尋找、勘探、開發和開采等提供了有效、快速、精準和可靠的探測理論基礎，提高了在多金屬礦探測中的應用效率。

參考文獻

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[8] 周平，陳勝禮，朱麗麗.幾種金屬礦地下物探方法評述[J].地質通報，2009，（Z1）.

金屬探測范文第3篇

關鍵詞：鋼筋 檢測技術 力學性能 銹蝕程度

隨著經濟建設的快速發展和人民生活水平的提高，對已有建筑的檢測，已逐漸被提到議事日程上來，已有建筑不論是勘察、設計、施工、使用等方面存在缺陷，還是受到氣候作用、化學侵蝕引起結構老化，均會帶來工程隱患，降低結構的安全性和耐久性。為了確定結構的安全性和耐久性是否滿足要求，需要對工程結構進行檢測和鑒定，對其可靠性作出科學評價，然后進行維修和加固，以提高工程結構的安全性，延長其使用壽命。

現今建筑物多采用鋼筋混凝土結構，它存在著一定的自然破損現象，主要有混凝土的碳化、凍融、堿骨料反應、氯鹽侵蝕等。對于混凝土，一般著重檢測其強度、缺陷、裂縫分布等。對于鋼筋，一般的檢測項目包括：

（1）鋼筋位置及保護層厚度檢測；

（2）鋼筋力學性能檢測；

（3）鋼筋銹蝕程度檢測。

1鋼筋位置及保護層厚度檢測

檢測采用電磁感應法和雷達儀檢測法，它們用于不含有鐵磁性物質的混凝土。使用前應根據設計資料確定檢測區內鋼筋布置狀況，選擇適當檢測面。檢測面要保持清潔、平整，并避開金屬預埋件（構件上有飾面層應除去）。

1.1鋼筋探測儀檢測技術

檢測前對儀器進行預熱和調零。探頭在檢測面上移動，直到鋼筋探測儀上保護層厚度示值最小（此時探頭中心線與鋼筋軸線重合），讀出該測值，重復檢測1次，如兩次讀數差大于1mm，數據無效，應重新檢測。如仍不能滿足要求，更換探測儀或用鉆孔、剔鑿法驗證。在檢測區范圍內同樣可在測保護層同時測出連續相鄰兩鋼筋間的間距。如遇相鄰鋼筋對檢測結果有影響；鋼筋直徑未知等情況時，選取不小于30％的已測鋼筋，且不少于6處作鉆孔、剔鑿法驗證。

1.2 雷達儀檢測技術

雷達儀檢測用于結構及構件中鋼筋間距的大面積掃描檢測。在儀器精度滿足要求時也可用于測定混凝土保護層的厚度。測定時儀器探頭或天線沿垂直于選定的被測鋼筋軸線方向掃描，根據鋼筋的反射波位置來確定鋼筋間距和混凝土保護層厚度。探測如遇有異議情況（同鋼筋探測儀），同樣選取不少于30％已測鋼筋，且不少于6處作鉆孔、剔鑿等方法驗證。

1.3 保護層厚度和鋼筋間距計算

計算保護層厚度以平均值計算（見JGJ／T152－2008第3．5．1條），鋼筋間距用繪圖法或同一構件檢測鋼筋不少于6個間距時給出最大、最小間距，并計算鋼筋平均間距值，精確到1mm。

2鋼筋力學性能檢測

2.1鋼筋實際應力檢測

選取需進行測試實際應力構件的最大受力部位作為測試部位，該部位鋼筋的實際應力反映了該構件的承載力情況。先鑿去被測鋼筋的保護層，然后在鋼筋暴露處的一側粘貼應變片，通過應變儀測其應變，用游標卡尺量測鋼筋直徑的減小量。根據測試結果，即可計算出鋼筋實際應力。

2.2鋼筋強度檢測

鋼筋實際強度的檢測常采用取樣試驗法。從現場截取鋼筋試樣送實驗室做拉伸試驗，測定其鋼筋的極限抗拉強度、屈服強度及延伸率等。由于現場鋼筋取樣對結構承載力有影響，因此，應盡量在非重要構件或構件的非重要部位取樣。

現場取樣應考慮到所取的試樣必須具有代表性。同時又得盡可能使取樣對結構的損傷達到最小，所以取樣部位應為鋼筋混凝土結構中受力較小處，取樣后應采取補強措施。每類型鋼筋取3根，以3根鋼筋試樣的試驗質量平均值作為該類鋼筋的強度評定值。

2.3常見事故及處理

鋼筋工程事故包括：鋼筋屈服點和極限強度低，鋼筋裂縫，鋼筋脆斷，焊接性能差等。其主要原因有：

（1）鋼筋流通領域復雜，供需直流者少，大量鋼筋經過多次轉手，出廠證明與貨源不一致；

（2）進場后的鋼筋管理混亂，不同品種鋼筋混雜；

（3）鋼筋在使用前未按施工規范來驗收與抽查等。

鋼筋工程事故處理的方法：

（1）增密加固法。鑿除混凝土構件保護層，按設計要求補加所需的鋼筋，再用噴射等方法修復保護層；

（2）補強加固。常用的方法是外包鋼筋、外包鋼粘貼鋼板、增設預應力卸荷體系等；

（3）焊接熱處理法。例如電弧點焊可能造成脆斷，可用高溫或中溫回火或正火處理方法，改善焊點及附近區域的鋼材性能；

（4）更換鋼筋。在混凝土澆筑前，發現鋼筋材質有問題，必須對鋼筋進行更換，同時更換使用的鋼筋必須符合設計要求；

（5）降級使用。對銹蝕嚴重的鋼筋，或性能不良但可使用的鋼筋，可采用降級使用。同時因鋼筋事故，導致構件和承載能力等性能降低的強制構件，也可降低等級使用。

3鋼筋銹蝕程度檢測

通常情況下，鋼筋在混凝土中呈鈍態，然而由于各種原因，改變了混凝土的堿性狀態，從而破壞了鋼筋表面的鈍化膜，導致鋼筋的局部銹蝕，而鋼筋的銹蝕是鋼筋混凝土結構破壞和早期失效的主要原因之一。目前，混凝土中鋼筋銹蝕導致結構物破壞或失穩，已成為當今世界關注的重大課題之一。為研究混凝土中鋼筋的腐蝕行為，必須采用適當的檢測技術。

3.1檢測常見方法

鋼筋的銹蝕程度可以用陽極電流密度、失重速率或截面損失速率、銹蝕深度等指標表示，這些指標之間可以按照一定的規則進行相互換算。失重速率一般反映整體銹蝕程度狀態的性能，截面損失率或銹蝕深度一般用于反映局部銹蝕狀態。目前鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的非破損檢測方法(NDT)可以分為物理方法和電化學方法兩大類。

（1）物理方法主要是通過測定與鋼筋銹蝕一起的電阻、電磁、熱傳導、聲波傳播等物理特性的變化來反映鋼筋的銹蝕狀況。常用的方法有電阻棒法、渦流探測法、射線法、聲發射探測法等，還有一些學者使用紅外線熱成像法、基于磁場檢測和分析的方法、超聲波檢測法、沖擊回波法來測定鋼筋銹蝕量。

物理方法的優點是操作方便，易于現場的原位測試，受環境的影響較小。該方法的缺點是在測定鋼筋銹蝕狀況時容易受到混凝土中其他損傷因素的干擾，且建立物理測定指標和鋼筋銹蝕量之間的對應關系比較困難，所以物理檢測的方法對鋼筋的銹蝕程度一般只能提供定性的結論，而難以提供定量的分析。

（2）電化學檢測方法是通過測定鋼筋混凝土腐蝕體系的電化學特性來確定混凝土中鋼筋的銹蝕程度或速度。目前發展的電化學方法有自然電位法、交流阻抗法、線性極化法、恒電量法、電化學噪聲法、混凝土電阻法等。其中，自然電位法是現在應用最廣泛的鋼筋銹蝕檢測方法，即通過測定鋼筋電極對參比電極的相對電位差來判斷鋼筋的銹蝕狀況。

電化學方法的優點是測試速度快、靈敏度高、可連續跟蹤和原位測試，是目前比較成熟的測試方法。在實驗室已經成功的用于混凝土試樣的鋼筋銹蝕狀況和瞬時銹蝕速度的檢測，并開始用于現場檢測，也推出了許多工程使用的測試儀器。該方法的主要缺點是容易受到天氣條件干擾，測得的指標單一，只能單點測量。

3.2阻銹方法

處理鋼筋銹蝕的基本原則是在恢復其結構使用功能和確保結構完整性的基礎上終止鋼筋繼續銹蝕。目前，鋼筋銹蝕處理的方法已有許多種，大致可歸納為以下幾種：

（1）用加入鋼筋阻銹劑的水泥砂漿或混凝土進行修復；

（2）用鈍化砂漿或混凝土修補；

（3）全樹脂材料修補；

（4）電化學防護法。以上各種處理方法，各有其特點和局限性，可以根據工程的實際情況，選擇適合的除銹、防銹方法。

金屬探測范文第4篇

關鍵詞：請登電磁探測；閉環控制系統；數字補償；數字調制

中圖分類號：TH762 文獻標志碼：A

Near-surface Electromagnetic Detection Transmitting System Control Technology

ZHOU Fengdao，LIAN Shibo，XU Fei，HUANG Weining，SUN Caitang

（College of Instrumentation & Electrical Engineering， National Geophysical Exploration Equipment

Engineering Research Center， Jilin University， Changchun 130061，China）

Abstract：Combined with the feature of near-surface electromagnetic emission signals in the frequency domain， an average current and a voltage feedback control were introduced. A digital dual-loop feedback control system was built based on DSP （Digital Signal Processor）. A feedback model was also established in z domain to make the system stability. The steady voltage in low frequency and steady current in high frequency was also realized. Meanwhile， the amplitude of the load-current range of transmitting antennas was reduced， while the requirements of antenna design were decreased. The problems that the broadband detection transmitter was not enough due to the large attenuation of the current in the high frequency and the broadband detection transmitting was not stable due to the large current in low frequency were also avoided. Further， this control technology provided a protection of circuit. Through comparing the simulation after the introduction of dual-loop feedback and open-loop， the parallel dual-loop feedback output current variation was 8.5% of open-loop one from low to high frequencies. The measured results achieved the purpose of design， and provided references for the improvements of near-surface electromagnetic launch system.

Key words：Electromagnetic detection； closed loop control systems； digital compensation； Digital modulation

目前，l率域電磁探測技術被廣泛應用于淺層地質調查[1]，工程地質調查[2]，土壤調查[3]，地下設施勘查及地下埋藏金屬物、未爆炸物探測等[4].其探測原理是通過發射線圈向地下發射不同頻率的電磁波，檢測異常體被激發產生的二次場，來對埋藏的物體進行定位及成像.

不同頻率反映不同深度的地層信息，在近地表探測中采用的頻帶范圍通常為300 Hz～96 kHz.對于呈感性的發射天線負載，由I=U/R2+（ωL）2可知，隨著頻率的增加負載阻抗不斷增加，高頻時負載電流下降，無法保證發射矩.而低頻時又由于負載較小，系統難以穩定運行，不必要的大電流對天線的設計也會帶來一定的難度.同時，多頻發射時，不同頻率間的快速切換，引起負載劇烈變化[5]，需要有較快的響應速度才能保證系統快速達到穩定工作狀態.為克服負載不穩定的問題，本文引入雙環反饋控制，在z域構建電路反饋模型，采用bode圖法設計反饋補償.利用SIMULINK平臺進行計算及仿真.通過DSP搭建硬件平臺[6]，實現發射系統的雙環控制.保證低頻穩流，高頻穩壓，縮小了發射天線負載電流幅值的變化范圍，避免寬頻發射帶來的問題，提高設備的響應速度并提供短路保護功能.

1 雙環反饋結構的建立

基于近地表電磁探測發射系統需求，系統選用buck+全橋拓撲結構.總體框圖如圖1所示，直流電源通過斬波穩流電路和逆變橋路輸送到發射天線（其中：IL為buck回路中電感電流，i0為流過負載天線的電流）.針對發射矩波動大的問題，在電路中引入雙環反饋[7]，其中內環電流環檢測點選取buck電感電流IL ，根據基爾霍夫電流定律，IL可以時時反應負載電流值I0的變化，克服了直接測量天線電流時，由于非線性負載引起的不規則電流波形，平均值計算困難的問題[8]，同時，IL為標準的鋸齒波，便于均值的計算.外環電壓環通過時時檢測輸出電壓vo構成電壓反饋，防止電路出現過壓，并提供短路保護.

系統采用電壓電流并聯反饋結構，其參數整定更容易，響應速度更快.如圖2所示為反饋系統結構示意圖，內環電流環穩流，外環電壓環穩壓，并對電路進行保護[9].當逆變橋路工作在低頻時，由于負載阻抗小，負載電流大，系統工作在穩流模式下，穩流環工作保證系統輸出電流不至過大，燒毀天線；高頻時，系統工作在穩壓模式.由于天線阻抗增加，若保持原有的輸入電流必須提高輸入電壓，但對于高頻探測，其響應多為地表物體，一味提高發射電壓不僅會帶來元器件選型問題，還會造成高壓引起的波動較大，故高頻穩壓、低頻穩流是十分必要的.

2 雙環反饋電路建模

2.1 電流環模型建立

對于內環電流環在考慮電容ESR時，由小信號模型分析法可得到其輸出電流與輸入電壓的傳遞函數為式（1）[10-12].隨著頻率的變化，負載阻抗不斷變化，傳遞函數模型也隨之變化.圖3所示為Gid在線圈L0=54 μH， R0=0.5Ω時的傳遞函數bode圖，負載只對低頻增益有一定影響，當f大于1000rad/sec時，負載對于傳遞函數基本沒有影響.

式中：iL0為輸出電流，vd為輸入電壓，C為輸出濾波電容，Rc為電容C的等效電阻，L為電感，R=（ωL0）2+R20為等效負載阻抗，其中，L0為線圈等效電感，R0為線圈內阻.

在圖3所示的開環bode圖中，f在1 000rad/sec時，系統bode圖幅值有明顯的過零尖峰，可見系統的開環傳遞函數并不穩定，需要進行頻率補償才能保證系統的穩定運行，對于電流環反饋其斬波穩流系統框圖如圖4所示.Fm為調制比較器；GVin為buck拓撲模型；Vn為外部噪聲；Vd為buck輸出電壓；通過逆變系統G（z），得到輸出電流io，經補償電路Fc，對電流進行補償運算，補償方法如下.

對于數字控制的離散系統，將系統Gvin（s）進行零極點匹配等效法進行離散化，得到圖4中Gvin（z），零極點匹配法能夠保證系統的零極點在轉化過程中一一對應，故對經過補償后，系統穩定性能夠得到保證，利用雙線性變換z-1=（2-ωT）/（2+ωT）將系統轉換到w’平面，對其進行bode圖補償法設計.

為保證系統穩定，進行補償時，需滿足以下條件：，采樣頻率選擇閉環系統帶寬的10倍，穿越頻率選取為開關頻率的1/4～1/5；確保開環增益在穿越頻率處的斜率為-1；要保證穿越頻率小于右半平面的零點（RHP零點）.引入調節器Fc（z），Fc（z）為具有兩個極點，一個零點的PI控制[13]，其傳遞函數如式（2）所示

式中：ωz1和ωp1、ωp2為理想補償系統的零、極點；Kc為常數；

利用bode圖法進行數字反饋控制的直接設計在f=96KHz時.使低頻段高增益，以減少靜態誤差；中頻段保證響應速度；高頻段滿足抑制高頻噪聲的要求.得到加入控制函數D（z）后的系統閉環傳遞函數bode圖，如圖5所示，補償后其相位域度約為50°.

2.2 電壓環模型建立

對于電壓環路，其開環傳遞函數表達式如下：

其中，R=（ωL0）2+R20，在線圈L0=54 μH， R0=0.5Ω時的開環傳遞函數bode圖如圖6所示，該傳遞函數不穩定，需進行補償，對于電壓環路其穩定的補償原則與電流環路類似，利用雙線性離散化將系統轉換到w’域，在w’域進行補償，當f=300 Hz時，得到的系統傳遞函數bode圖，如圖7所示，可見系統魯棒性明顯提高.

2.3 仿真模型的搭建

根據電壓電流反饋參數，利用SIMULINK搭建了如圖8所示的電路結構進行仿真分析，通過控制電流環和電壓環，實現低頻穩流高頻穩壓控制.

其中，電源電壓為24 V，負載為0.5Ω/54 μH，電感.開關管Q5的開關頻率為50 kHz，開關管Q1～Q4通過改變脈沖觸發器調節開關頻率300 Hz～96 kHz中固定l點.

對于低頻段，如圖9所示為f=300 Hz時無buck斬波穩流和有雙環反饋時穩態發射電流波形圖，開環和閉環發射電流峰峰值分別為66 A和7 A.由仿真結果能夠得到，改進后的輸出電流變化范圍僅為改變前的10.6%，達到預期效果.

仿真結果對于高頻段，如圖10所示為96 kHz時線圈兩端電壓波形，由圖可知，高頻段系統工作在穩壓模式，輸出電壓峰峰值穩定在22 V.

3 數字控制器設計

利用TMS320F2812控制器進行穩壓穩流控制，系統時鐘150MHz，12位AD轉換.數字控制器部分主要實現：數據采集控制、數字補償、數字脈寬調制，為減輕DSP控制器的計算壓力，利用FPGA產生逆變橋路的驅動信號.

3.1 電流均值檢測

對于電流均值的計算，若采用傳統的均值計算均值計算方法，對每個周期進行取平均，則需要大量的存儲空間及計算時間，對于系統調節會帶來一定的延遲，本設計將四點采樣法用于均值計算[14]，即判斷每個周期的起始點、峰值點、谷值點和結束點，進行均值計算，實現降采樣，保證運算速度，又能控制平均值的精度.其表達式（4）如下：

iavg（n）=Vs（n-1）+Vp（n-1）+Vl（n-1）+Vs（n）4（4）

其中：iavg（n）為第n個周期平均值，is為第n個周期的起始點值，ip為第n個周期峰值，il為第n個周期谷值.每次采樣得到一個新的有效點后重新計算平均值，控制算法最多只有半個周期的延遲時間，能夠滿足系統的需要.

3.2 控制器補償算法實現

根據閉環傳遞函數表達式（5），將其轉換為差分序列（6），即可得到控制器的控制算法.

利用DSP內部的存儲器和乘法器，實現上式（6）的離散表達式，對于2812型DSP由于其為定點DSP，在計算中需要進行浮點數的轉換，實際計算進行一次乘法運算的時間為一個指令周期，遠遠低于系統的控制工作頻率.

3.3 數字調制器設計

對于調制波的產生，相對于電流峰值/谷值檢測，電流的均值檢測無需斜坡補償，但引入了大幅值的三角波調制信號，滿足誤差信號的下降斜率，小于三角波電壓的上升斜率，兩者比較后產生開關控制信號，由于誤差信號遠遠小于三角波信號的斜率，所以，平均值電流控制法具有良好的抗干擾能力.

鋸齒波的產生利用自增、自減計數器實現，將每個周期的鋸齒波均勻分成若干個點，通過一個時鐘計數器，在上升時間段執行加計算.其數學表達式（7）.

式中：B為三角波幅值，f為系統時鐘，fc為三角載波頻率，n=0，1，2，3….

4 測試結果與分析

在實驗室環境下，利用DSP作為控制器，供電電源為24 V，負載為20匝，邊長為30 cm的圓形印制PCB線圈，參數為0.5Ω/54 μH，同時，引入RC匹配電路，其中R=12.8Ω，C=0.1 μF.線圈處串入R=0.1Ω采樣電阻，經放大10倍后測得穩態時輸出波形如圖11所示.

圖11（a）為f=300 Hz時流過負載線圈的電流波形輸出電流峰峰值為7.2 A，圖11（b）為f=96 kHz時流過負載線圈的電流波形，由于匹配電路諧振的影響，輸出電流峰峰值為2.2 A.同時，測試電阻寄生電感的影響，輸出電流波形中引入部分干擾，實測結果與仿真結果相仿，單頻發射時滿足電流要求，高頻保證發射矩，低頻保證系統穩定工作.

（a）300 Hz時波形

（b）96 kHz時波形

5 結 語

采用雙環反饋控制原理，實現了低頻穩流，高頻穩壓控制，通過仿真對比引入雙環反饋后輸出電流變化量為開環時輸出電流變化量的8.5%，實測結果與仿真結果相符，低頻時保持輸出電流恒定在峰峰值7.2 A.高頻時保持橋路母線電壓穩定電流峰峰值為2.2 A.

基于DSP平臺，將四點采樣法應用于均值計算，設計并實現了淺地表電磁探測系統，在滿足系統工作要求的同時，提供電路保護，避免了現有系統由于頻帶變寬后負載電流變化大而引起的一系列問題.通過軟件仿真和實驗驗證了該方法的可行性.

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金屬探測范文第5篇

【關鍵字】煤炭開采；采煤；污水處理；技術

煤炭工業在我省國民經濟中占有重要的地位和作用，隨著經濟建設的發展，煤炭工業也以日新月異的態勢迅猛發展，原煤的產出量逐日增多。原煤生產極大地推動了能源重化工基地的建設，但不合理采掘同時也帶來了一些負面影響，集中表現為部分產煤地區地表塌陷，引起地下水位下降，破壞水資源循環系統；生產大量的煤矸石；產出大量的瓦斯和粉塵；排放污水和污染物，嚴重地污染了環境，破壞了生態平衡。這些負作用的出現引起了各級領導和社會的高度重視。為此，解決好采煤中的幾個突出技術問題，控制和降低破壞程度，是我們義不容辭的責任。

1、減少井下瓦斯和粉塵

煤礦生產過程中預先抽放煤層中的瓦斯，可以有效地減少生產中瓦斯的涌出量，不僅是確保安全生產的重要技術措施，也是減輕礦井排放瓦斯污染環境的重要途徑。具體措施：

①建立預測煤層自燃危險程度的科學方法。

②采用先進的綜合配套防火技術，大力發展綜采和綜放開采的高產高效采煤工藝。

③建立實時火災預報監測裝置，可以克服束管式監測系統檢測時間滯后的弱點，能適應外因火災緊急與自動撲滅的需要，有利于環境監測系統聯網，從而能夠明顯擴大檢測的覆蓋面，提高礦井抗災能力。

④使用防滅火黃泥灌漿代用材料新技術，避免與農民發生爭地取黃泥的問題。

采煤工作面的粉塵都是先后采用了高壓噴霧或高壓水輔助切割降塵技術，有效地控制了采煤機切割時產生的粉塵，同時減少了截齒產生火花引燃瓦斯、煤塵爆炸的危險性；掘進工作面主要采用內外噴霧相結合的方法，降低掘進機切割部的產塵量和蔓延到巷道的懸浮粉塵，同時通過粉塵凈化、通風除塵、泡抹除塵、聲波霧化除塵等綜合措施，可以取得顯著的降塵效果。

2、減少排矸量

采煤過程中排放的矸石，主要來源于煤礦井下巖石巷道掘進量，半煤巖石巷道掘進量，煤倉和溜煤眼的掘進以及工作面上的矸石（摻入煤炭中的頂底板巖石或煤層夾矸中的巖石），它與礦井開拓系統和采區巷道布置緊密相關。對于煤礦井下開采而言，要從改革礦井、開拓礦井和采區巷道布置方式入手，本著“多做煤巷，少做巖巷”的原則，從總體上消除和減少礦井矸石排放量。使用全煤巷開拓方式，除個別井底車場硐室開挖在穩定的巖層中外，所有的開拓巷道全部布置在煤層中。這種開拓方式，已成為國內外礦井建設的優選設計方案，它不僅有利于煤炭的生產，而且建設投資少，礦井投資快，建井期間就可以生產出商品煤。我國一些新設計的大型礦井基本上按全煤巷開拓設計，隨著現代煤炭科學技術的發展和煤巷支護技術的提高，使全煤巷開拓方式的實現成為可能。

3、合理處理污水

礦井排水中的巖溶水，多為未被污染的地下水，若與其他礦井水分開排放，則不會造成對環境的污染，并可再利用，基本上符合生活用水標準；有的巖溶水中還含有多種有益微量元素，可開發加工制作礦泉水。水采煤泥和煤泥水是水采礦井環境污染的主要因素，水采礦井的主要任務是防止水采煤泥和煤泥水污染環境。

乳化油使用時和水配成2%—3%的乳化液，主要用在綜采液壓支架和外注式單體液壓支柱中，外注式單體液壓支柱卸載時乳化液排到采空區，綜合液壓支架乳化液也因泄漏或換液排放井下；在有淋水或排水的工作面，乳化液溶入水中，可能會進入水倉，水倉的水被抽放地面，這樣會造成井下或井上污染。由于乳化油中含有50%左右的機油和一些難于被生物降解的添加劑，因此，一旦造成污染會有累積效應，可造成累積污染。

處理辦法：①通過開發新液壓傳動介質代替乳化液，降低乳化液的使用量，同時降低或去除原乳化油中的礦物油，并選擇易于被生物降解的添加劑，減少乳化油對環境的污染。②研究開發水介質單體液壓支柱，完全不用油。③完善各類用油設備的密封性能，防止石油產品泄漏。同時，發展油品再生技術，延長油品使用期，降低油品使用總量。

4、減輕地表沉陷

減輕由于煤層開采而產生的地表沉陷，從開采技術上通過減少采出煤炭對采空區加以充填，都是可以做到的，關鍵在于經濟上的合理性。根據理論和實踐的論證，建議采用以下方法開采：

（1）房柱式采煤方法。房柱式開采是保護地面建筑的一種有效的開采技術，它所引起的地表移動與變形值大體上相當于長壁工作面采煤的1/6—1/4，地表移動持續的時間也縮短了一半左右。

（2）充填法管理頂板。向采空區內充填廢石或河沙，抵制煤層頂板和上覆巖層的冒落和下沉，是大幅度減輕地表沉陷的最有效方法。采用充填法在建筑物下采煤的國家很多，其中，波蘭的充填法采煤技術在世界上處于領先地位。

（3）分層間歇開采。厚煤層傾斜分層或水平分層開采時，分層之間開采的間隔時間長，能使上覆巖層的破壞高度比較小，破壞狀態均衡，可以防止或減少不均衡破壞對地表建筑物、水體的影響。對于厚松散層下淺部煤層或基巖厚度較小的開采條件，分層間歇開采的效益更為明顯。