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隧道含水构造超前预报系统发射机设计及其性能研究
| 论文题名： | 隧道含水构造超前预报系统发射机设计及其性能研究 |
| 关键词： | 隧道含水构造;恒流发射机;结构设计;超前地质预报 |
| 摘要： | 大规模基础工程的建设，使我国成为世界上隧道修建数量最多、规模最大、修建难度最高的国家，为了避免隧道建设中突水、涌泥等地质灾害，国内外诸多科研工作者就隧道超前地质预报做了大量的研究工作。 隧道含水构造激发极化超前预报技术，在极大提高隧道施工中地质超前预报准确性的同时，也对激发极化仪，尤其是激化电流源提出了新的要求。传统的恒压源设计、单供单点输出设计等已无法满足新的需求。 本论文密切结合隧道含水构造超前预报系统需求，设计实现多路输出大功率高精度且适应性强的恒流发射机，为电法勘探系统提供稳定可靠的能量源。 本论文采用模块化设计方法，将发射机系统细分为逆变模块、恒流模块、主控板三个大的功能模块，并分别设计实现，各部分独立，最大程度减少干扰，提高发射机可靠性和准确性。 逆变模块采用DC/DC-DC/AC多级方案，将蓄电池组48V直流输入转换为220V 50Hz工频交流电供给恒流模块;恒流模块采用基于开关技术的PWM脉宽调制设计方案，实现0～500mA恒流输出，最大输出电压600VDC;主控板采用基于MSP430F149微处理器的设计，采用多通道高精度AD、DA芯片实现输出控制和信号采集，通过串行通信方式接收来自接收机或上位机的控制信号并进行状态反馈。 在设计上充分考虑主控板与其他功能模块之间的电气隔离，提高了主控板的可靠性;通过优化算法设计，使得逆变模块和6路恒流模块在主控板的协调控制下，实现6路恒流输出，各路恒流输出可分别控制，恒流输出路数可选，输出方式为恒流输出和脉冲输出。充分考虑隧道含水构造超前预报施工现场的需要，加入48V直流输入防反接保护电路、防短路保护电路，并设置相应的指示灯和保护程序，在实现发射机基本功能的同时，提高了对操作人员的人身保护。 通过试验探究，本设计实现的多路恒流发射机各项指标达到隧道含水构造超前预报系统的需求指标，并在工程实践中得到了应用。 |
| 作者： | 陈树芳 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 贾磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2015 |
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