金属探测

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇金属探测范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

金属探测范文第1篇

能。但是普通金属探测器一般探测到的天然黄金，多为小颗粒金属，甚至小到零点几克。金属探测器（metal detector）是一款高性能为安防设计的金探测器。与传统探测器相比：探测区工作面的特殊设计，探测面积大、扫描速度快、灵敏度极高。外壳采用ABS工程塑料一次铸成，抗击能力强、工艺精细、重量轻便于携带等特点。可探测被隐藏在人体身上的所有种类的金物体，包括首饰，电器元器件等。

如探测距离达不到规定要求或灵敏度过高以至引起不稳定或对人体无金探扫也发出声音或振动时，应进行灵敏度调整。把声音、振动转换开关（10）放在“释放”状态，用一把小的一字螺丝刀从探测器手柄上的小孔伸进去顺时针旋转，调至发声，再逆时针旋转调至刚不发声后再逆时针旋转半圈，至灵敏度满足要求为止。

（来源：文章屋网 ）

金属探测范文第2篇

关键词：综合物探方法；矿产探测；多金属矿；地质勘查；勘探手段 文献标识码：A

中图分类号：P62 文章编号：1009-2374（2016）16-0144-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.16.070

综合物探方法在多金属矿勘探和探测中，以前应用的概率较低，并未对其物探技术进行深入探究。随着找矿工作任务的不断加剧，寻找隐伏矿床或深部矿产已经成为了矿产寻找和探究的重点方向。为更加科学、有效地进行多金属矿的探测，勘探技术不断提升，在我国科学技术飞速发展的今天，物探仪器及其探测技术越来越先进，一种结合了各种科学技术优势互补形成的综合物探仪器逐渐被关注和重视，进而提升了综合物探方法的应用效率，也提高了综合物探方法在多金属矿产探测中的应用。

1 综合物探的含义

综合物探的全称为综合地球物理勘探，它是在面对特殊勘探对象和勘探任务时，为了能够获得最好的勘探效率，而结合地球物理方法进行探测的一种技术。它可以有效地避免只采用地球物理勘探进行探测而出现的多解性问题，加强解释效果，同时综合地球物理勘探以地球为探究目标，以物理学理论为探究基础。它的应用范围非常广泛，包括资源的勘测、探测和研究等。综合物探的应用方法比较多，根据不同探测要求对应的有不同的探测方法，例如地震法、重力法、电法、磁法、声波法、核法、测井法和地温法等，在探测中应用的主要技术包括热导率、磁导率和岩石物理性质分密度技术等。利用这些先进技术和手段，可以有效提高综合物探的探查效率，加强对多金属矿或其他资源的探测效率，从而为人们的生产、生活带来便利，为国家资源的开发、利用提供可靠的物探技术。便于国家对国防、文物、社会环境、城乡建设、水电、核电等各种利于民生问题的治理和处理。现在我们对多金属矿产资源的勘测，需要一种具备科学性、合理性、有效性、快速性、精准性、可靠性相结合的综合技术，才可以确保多金属矿产地质勘探的高效性，加强对其分别区域的准确探测，才能提高多金属矿的探测效率，提高其开发利用率。基于上述各种要求，综合物探方法便是一种具备各种应用特点的综合技术，它具备应用的便捷性、探测的精准性、操作的快速性，同时经济、可靠、高效，完全可以达到多金属矿探测要求，实现资源开发目标，为人们生产、生活提供丰富、源源不断的矿产资源。

2 综合物探在多金属矿中的应用分析

2.1 磁法勘探技术在多金属矿勘探中的应用

综合物探在多金属矿探测中，应用技术多样，其中最为成熟且应用效率最高的一种技术就是磁法勘探技术。磁法勘探技术在多金属矿探测中不仅可以有效对地质结构进行探查，而且可以有效进行地质岩性划分，还具有快速、便捷、经济等特点，是综合物探在多金属矿探测中应用成熟且使用最为广泛的一种优良技术。多金属矿的矿产种类很多，最为主要的有两种：一种是金属矿；另一种是磁铁矿，而且应用率最为普遍。利用磁法勘探技术对多金属矿的铁矿进行探寻时，有两种不同磁测方法，分别为高精度直升机航空磁测以及地面磁测。在对某一区域多金属矿隐伏矿产进行探测时，探测方法的使用需要依据本地区的地质结构和地层等特征与地球化学和区域地球物理特性等的关系，结合对激电中梯以及可控源音频大地电磁测探法，建立适于隐伏矿物探探测方式，从而对其分布进行探测，圈定范围，提高多金属矿的探寻效率。

2.2 多金属矿深边部找矿的综合物探应用

综合物探法在多金属矿探测应用中具有方便、经济适用等优点，又具有定量反演深埋矿体延伸、埋深、长度和宽度的作用。综合物探能够对矿床储量、分布等进行提前预估，避免盲目钻探造成的不良情况。探测中可利用电法、地震法对岩性解释和地层的划分进行处理，因为存在低精度情况，因此将方法可改换成测井法。在岩性解释中利用测井，它可形成很多参数，加之钻孔多，利用每一个不同钻孔测井均能够对岩性结构进行分析，对其底层进行探查。要加强探测效率，需要对探测电法、地震法和测井法互相联合。测井法的应用可以对水层进行良好探测，清晰反映其界面，并取得相关反映参数。各相关数据的呈现可以有效对岩石裂隙、泥质和密度等的具体含量和内容进行掌握，而且可以探测其氢的指数、温度、水流方向和速率。对多金属矿采用综合物探，能够对深边部水的情况进行了解和研究，对去流向或砂体的延伸方向进行辨别和判定。

2.3 重磁法在多金属矿勘探中的应用

重磁法在多金属矿中的探测，不仅能够进行断裂划分，还可以对断裂进行定量计算，可进行定量计算的原因是断裂后对侧均具有一定磁性和密度，从而存在重磁异常，所以利用重磁异常可进行多金属矿的探测。探测中需要先进行重磁预先分析，然后对相关数据处理，在对地质磁异常的引发进行定性解释，在定性解释中需要以平面资料为分析主体，对其断裂位置、走向、可能出现倾向等情况进行确定，再进行定量解释，需要以剖面为分析主体，对断裂的倾角、延深和断裂距离等进行计算，通过重磁异常的分析，对地质解释做出具体分析，包括对断裂的性质、年代及类型等进行解释，取得探测数据。在多金属矿探测中应用重磁法，可以对深部矿结构、划分进行有效勘察，对隐伏矿区域进行圈定，对金属矿床进行探测等。

3 综合物探在多金属矿勘探时存在的难点

3.1 多金属矿深部开采中存在综合物探勘探数据重复的难点

在多金属矿深部进行综合物探方法探测中，因为存在多金属矿探测长期深部开采的情况，所以会出现一些数据重复的难题，影响探测效果，增加数据分析难度。对综合物探数据干扰原因的分析，有两大原因：一是人文干扰；二是干扰地段分布范围广泛。首先是人文干扰，由于各个勘探队伍的探测采用各种探测仪器或对应方法进行矿区探测，而且这些仪器的使用都具有抗干扰处理，使得在进行探测时这些仪器已经不能受到其他波的干扰，造成探测中出现数据的采集都符合相应探测技术要求，影响数据的准确分析；其次是受干扰区域分布广泛，由于各个勘查队伍进行各种勘测，勘测范围包括矿区和区域等，导致大面积的矿区勘测工作都受到干扰，所以严重影响综合物探数据的接收。为避免这种大范围干扰的影响，提高综合物探数据的准确性，在综合物探探测中，需要加强对抗干扰的实施。我们可以利用发射功率加大、滤波增强或超常规多次叠加等方式进行探测，而对一些受干扰地段弱的区域，采取频段、时段延长的方法，要注意在确保低频段、晚时道探测质量情况下进行，对受干扰地段严重的区域在探测时，不采用延长频段、时段的方法，是因为延长后的探测效率仍不佳，因此需采取上述加大发射功率等方法。

3.2 多金属矿在综合物探中存在探测深度要求大的难点

在多金属矿山的探测工作中，各项勘查工作要求比较高，尤其是在已经明确的矿区内对盲矿体的寻找、已知矿体的延深勘查和对周围隐伏矿体的探查。由于对各种矿体的存在都存有未知性和探索性，同时不确定其存在的深度，所以在综合物探中需要通过一定深度的探测，通过磁场信号的搜索进行寻找。一般对已知矿区进行盲矿探测或对已知矿体进行延深探查时，深度的要求很高，需要深500～1000米，对隐伏矿体探查时的深度要在300米以外，探测深度越深临近探测信号的接收才可以进一步清晰，否则深部矿体会受到各种因素的影响或地表干扰等，影响探测数据信号出现较低的情况，这样会影响探测效率和速率，所以一般在进行深部探测前需要进行地表干扰的相应处理，尽量提高探测效率。

探测数据重复或探测深度大等都是多金属矿探测中存在的难点，这也说明进行隐伏矿或深度矿探测的难度明显大于对浅层矿探测的难度，不仅对探测技术要求高，同时也对探测技术的先进性和可靠性提出了更高的要求和考验。因此，在多金属矿探测中，综合物探方法的应用需要根据实际金属矿探测中遇到的问题，进行技术和方法的适当调整，以期能够符合探测实际要求，确保对多金属矿探测的有效性。

4 结语

我国矿产资源丰富、种类繁多，它们属于非可再生能源，其中金属矿产种类齐全，但根据地质差异其分布不均。随着经济社会的不断发展，很多金属矿产不断被开发和利用，导致一些金属矿产资源逐渐短缺，从而使人们加强了对深部金属矿和隐伏矿产探测的重视。为了更好地寻找多金属矿床，便于开发利用，提高国家资源应用的丰富性，探测矿产资源的技术倍受关注。在多金属矿探测中需要先进探测方法和技术，随着科学技术的不断发展和物探技术水平的不断提高，综合物探方法达到了多金属矿探测的要求，它为矿产的寻找、勘探、开发和开采等提供了有效、快速、精准和可靠的探测理论基础，提高了在多金属矿探测中的应用效率。

参考文献

[1] 郭有刚.综合物探方法探矿研究[J].科技风，2014，（2）.

[2] 黄宁，刘国辉，董茂干.综合物探方法在南京横溪-小丹阳示范区找矿中的研究与应用[J].工程地球物理学报，2013，（3）.

[3] 胡绕.综合物探方法在浅基岩地区顶管工程勘察中的应用[J].工程地球物理学报，2013，（3）.

[4] 于秀璇.综合物探方法在探测多金属矿中的应用[J].科技传播，2014，（15）.

[5] 刘国辉，孙士辉，徐晶，王猛.综合物探方法在内蒙东部某多金属矿勘查中的应用[J].工程地球物理学报，2011，（1）.

[6] 龚强，陶德益，詹应林，范志雄.综合地球物理勘探在犀牛山铜钼多金属矿勘察中的应用[J].工程地球物理学报，2011，（2）.

[7] 曹春国，黄文院.综合物探方法在深部找矿工作中的应用[J].山东国土资源，2010，（4）.

[8] 周平，陈胜礼，朱丽丽.几种金属矿地下物探方法评述[J].地质通报，2009，（Z1）.

金属探测范文第3篇

关键词：钢筋 检测技术 力学性能 锈蚀程度

随着经济建设的快速发展和人民生活水平的提高，对已有建筑的检测，已逐渐被提到议事日程上来，已有建筑不论是勘察、设计、施工、使用等方面存在缺陷，还是受到气候作用、化学侵蚀引起结构老化，均会带来工程隐患，降低结构的安全性和耐久性。为了确定结构的安全性和耐久性是否满足要求，需要对工程结构进行检测和鉴定，对其可靠性作出科学评价，然后进行维修和加固，以提高工程结构的安全性，延长其使用寿命。

现今建筑物多采用钢筋混凝土结构，它存在着一定的自然破损现象，主要有混凝土的碳化、冻融、碱骨料反应、氯盐侵蚀等。对于混凝土，一般着重检测其强度、缺陷、裂缝分布等。对于钢筋，一般的检测项目包括：

（1）钢筋位置及保护层厚度检测；

（2）钢筋力学性能检测；

（3）钢筋锈蚀程度检测。

1钢筋位置及保护层厚度检测

检测采用电磁感应法和雷达仪检测法，它们用于不含有铁磁性物质的混凝土。使用前应根据设计资料确定检测区内钢筋布置状况，选择适当检测面。检测面要保持清洁、平整，并避开金属预埋件（构件上有饰面层应除去）。

1.1钢筋探测仪检测技术

检测前对仪器进行预热和调零。探头在检测面上移动，直到钢筋探测仪上保护层厚度示值最小（此时探头中心线与钢筋轴线重合），读出该测值，重复检测1次，如两次读数差大于1mm，数据无效，应重新检测。如仍不能满足要求，更换探测仪或用钻孔、剔凿法验证。在检测区范围内同样可在测保护层同时测出连续相邻两钢筋间的间距。如遇相邻钢筋对检测结果有影响；钢筋直径未知等情况时，选取不小于30％的已测钢筋，且不少于6处作钻孔、剔凿法验证。

1.2 雷达仪检测技术

雷达仪检测用于结构及构件中钢筋间距的大面积扫描检测。在仪器精度满足要求时也可用于测定混凝土保护层的厚度。测定时仪器探头或天线沿垂直于选定的被测钢筋轴线方向扫描，根据钢筋的反射波位置来确定钢筋间距和混凝土保护层厚度。探测如遇有异议情况（同钢筋探测仪），同样选取不少于30％已测钢筋，且不少于6处作钻孔、剔凿等方法验证。

1.3 保护层厚度和钢筋间距计算

计算保护层厚度以平均值计算（见JGJ／T152－2008第3．5．1条），钢筋间距用绘图法或同一构件检测钢筋不少于6个间距时给出最大、最小间距，并计算钢筋平均间距值，精确到1mm。

2钢筋力学性能检测

2.1钢筋实际应力检测

选取需进行测试实际应力构件的最大受力部位作为测试部位，该部位钢筋的实际应力反映了该构件的承载力情况。先凿去被测钢筋的保护层，然后在钢筋暴露处的一侧粘贴应变片，通过应变仪测其应变，用游标卡尺量测钢筋直径的减小量。根据测试结果，即可计算出钢筋实际应力。

2.2钢筋强度检测

钢筋实际强度的检测常采用取样试验法。从现场截取钢筋试样送实验室做拉伸试验，测定其钢筋的极限抗拉强度、屈服强度及延伸率等。由于现场钢筋取样对结构承载力有影响，因此，应尽量在非重要构件或构件的非重要部位取样。

现场取样应考虑到所取的试样必须具有代表性。同时又得尽可能使取样对结构的损伤达到最小，所以取样部位应为钢筋混凝土结构中受力较小处，取样后应采取补强措施。每类型钢筋取3根，以3根钢筋试样的试验质量平均值作为该类钢筋的强度评定值。

2.3常见事故及处理

钢筋工程事故包括：钢筋屈服点和极限强度低，钢筋裂缝，钢筋脆断，焊接性能差等。其主要原因有：

（1）钢筋流通领域复杂，供需直流者少，大量钢筋经过多次转手，出厂证明与货源不一致；

（2）进场后的钢筋管理混乱，不同品种钢筋混杂；

（3）钢筋在使用前未按施工规范来验收与抽查等。

钢筋工程事故处理的方法：

（1）增密加固法。凿除混凝土构件保护层，按设计要求补加所需的钢筋，再用喷射等方法修复保护层；

（2）补强加固。常用的方法是外包钢筋、外包钢粘贴钢板、增设预应力卸荷体系等；

（3）焊接热处理法。例如电弧点焊可能造成脆断，可用高温或中温回火或正火处理方法，改善焊点及附近区域的钢材性能；

（4）更换钢筋。在混凝土浇筑前，发现钢筋材质有问题，必须对钢筋进行更换，同时更换使用的钢筋必须符合设计要求；

（5）降级使用。对锈蚀严重的钢筋，或性能不良但可使用的钢筋，可采用降级使用。同时因钢筋事故，导致构件和承载能力等性能降低的强制构件，也可降低等级使用。

3钢筋锈蚀程度检测

通常情况下，钢筋在混凝土中呈钝态，然而由于各种原因，改变了混凝土的碱性状态，从而破坏了钢筋表面的钝化膜，导致钢筋的局部锈蚀，而钢筋的锈蚀是钢筋混凝土结构破坏和早期失效的主要原因之一。目前，混凝土中钢筋锈蚀导致结构物破坏或失稳，已成为当今世界关注的重大课题之一。为研究混凝土中钢筋的腐蚀行为，必须采用适当的检测技术。

3.1检测常见方法

钢筋的锈蚀程度可以用阳极电流密度、失重速率或截面损失速率、锈蚀深度等指标表示，这些指标之间可以按照一定的规则进行相互换算。失重速率一般反映整体锈蚀程度状态的性能，截面损失率或锈蚀深度一般用于反映局部锈蚀状态。目前钢筋混凝土中钢筋锈蚀的非破损检测方法(NDT)可以分为物理方法和电化学方法两大类。

（1）物理方法主要是通过测定与钢筋锈蚀一起的电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋的锈蚀状况。常用的方法有电阻棒法、涡流探测法、射线法、声发射探测法等，还有一些学者使用红外线热成像法、基于磁场检测和分析的方法、超声波检测法、冲击回波法来测定钢筋锈蚀量。

物理方法的优点是操作方便，易于现场的原位测试，受环境的影响较小。该方法的缺点是在测定钢筋锈蚀状况时容易受到混凝土中其他损伤因素的干扰，且建立物理测定指标和钢筋锈蚀量之间的对应关系比较困难，所以物理检测的方法对钢筋的锈蚀程度一般只能提供定性的结论，而难以提供定量的分析。

（2）电化学检测方法是通过测定钢筋混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋的锈蚀程度或速度。目前发展的电化学方法有自然电位法、交流阻抗法、线性极化法、恒电量法、电化学噪声法、混凝土电阻法等。其中，自然电位法是现在应用最广泛的钢筋锈蚀检测方法，即通过测定钢筋电极对参比电极的相对电位差来判断钢筋的锈蚀状况。

电化学方法的优点是测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位测试，是目前比较成熟的测试方法。在实验室已经成功的用于混凝土试样的钢筋锈蚀状况和瞬时锈蚀速度的检测，并开始用于现场检测，也推出了许多工程使用的测试仪器。该方法的主要缺点是容易受到天气条件干扰，测得的指标单一，只能单点测量。

3.2阻锈方法

处理钢筋锈蚀的基本原则是在恢复其结构使用功能和确保结构完整性的基础上终止钢筋继续锈蚀。目前，钢筋锈蚀处理的方法已有许多种，大致可归纳为以下几种：

（1）用加入钢筋阻锈剂的水泥砂浆或混凝土进行修复；

（2）用钝化砂浆或混凝土修补；

（3）全树脂材料修补；

（4）电化学防护法。以上各种处理方法，各有其特点和局限性，可以根据工程的实际情况，选择适合的除锈、防锈方法。

金属探测范文第4篇

关键词：请登电磁探测；闭环控制系统；数字补偿；数字调制

中图分类号：TH762 文献标志码：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率域电磁探测技术被广泛应用于浅层地质调查[1]，工程地质调查[2]，土壤调查[3]，地下设施勘查及地下埋藏金属物、未爆炸物探测等[4].其探测原理是通过发射线圈向地下发射不同频率的电磁波，检测异常体被激发产生的二次场，来对埋藏的物体进行定位及成像.

不同频率反映不同深度的地层信息，在近地表探测中采用的频带范围通常为300 Hz～96 kHz.对于呈感性的发射天线负载，由I=U/R2+（ωL）2可知，随着频率的增加负载阻抗不断增加，高频时负载电流下降，无法保证发射矩.而低频时又由于负载较小，系统难以稳定运行，不必要的大电流对天线的设计也会带来一定的难度.同时，多频发射时，不同频率间的快速切换，引起负载剧烈变化[5]，需要有较快的响应速度才能保证系统快速达到稳定工作状态.为克服负载不稳定的问题，本文引入双环反馈控制，在z域构建电路反馈模型，采用bode图法设计反馈补偿.利用SIMULINK平台进行计算及仿真.通过DSP搭建硬件平台[6]，实现发射系统的双环控制.保证低频稳流，高频稳压，缩小了发射天线负载电流幅值的变化范围，避免宽频发射带来的问题，提高设备的响应速度并提供短路保护功能.

1 双环反馈结构的建立

基于近地表电磁探测发射系统需求，系统选用buck+全桥拓扑结构.总体框图如图1所示，直流电源通过斩波稳流电路和逆变桥路输送到发射天线（其中：IL为buck回路中电感电流，i0为流过负载天线的电流）.针对发射矩波动大的问题，在电路中引入双环反馈[7]，其中内环电流环检测点选取buck电感电流IL ，根据基尔霍夫电流定律，IL可以时时反应负载电流值I0的变化，克服了直接测量天线电流时，由于非线性负载引起的不规则电流波形，平均值计算困难的问题[8]，同时，IL为标准的锯齿波，便于均值的计算.外环电压环通过时时检测输出电压vo构成电压反馈，防止电路出现过压，并提供短路保护.

系统采用电压电流并联反馈结构，其参数整定更容易，响应速度更快.如图2所示为反馈系统结构示意图，内环电流环稳流，外环电压环稳压，并对电路进行保护[9].当逆变桥路工作在低频时，由于负载阻抗小，负载电流大，系统工作在稳流模式下，稳流环工作保证系统输出电流不至过大，烧毁天线；高频时，系统工作在稳压模式.由于天线阻抗增加，若保持原有的输入电流必须提高输入电压，但对于高频探测，其响应多为地表物体，一味提高发射电压不仅会带来元器件选型问题，还会造成高压引起的波动较大，故高频稳压、低频稳流是十分必要的.

2 双环反馈电路建模

2.1 电流环模型建立

对于内环电流环在考虑电容ESR时，由小信号模型分析法可得到其输出电流与输入电压的传递函数为式（1）[10-12].随着频率的变化，负载阻抗不断变化，传递函数模型也随之变化.图3所示为Gid在线圈L0=54 μH， R0=0.5Ω时的传递函数bode图，负载只对低频增益有一定影响，当f大于1000rad/sec时，负载对于传递函数基本没有影响.

式中：iL0为输出电流，vd为输入电压，C为输出滤波电容，Rc为电容C的等效电阻，L为电感，R=（ωL0）2+R20为等效负载阻抗，其中，L0为线圈等效电感，R0为线圈内阻.

在图3所示的开环bode图中，f在1 000rad/sec时，系统bode图幅值有明显的过零尖峰，可见系统的开环传递函数并不稳定，需要进行频率补偿才能保证系统的稳定运行，对于电流环反馈其斩波稳流系统框图如图4所示.Fm为调制比较器；GVin为buck拓扑模型；Vn为外部噪声；Vd为buck输出电压；通过逆变系统G（z），得到输出电流io，经补偿电路Fc，对电流进行补偿运算，补偿方法如下.

对于数字控制的离散系统，将系统Gvin（s）进行零极点匹配等效法进行离散化，得到图4中Gvin（z），零极点匹配法能够保证系统的零极点在转化过程中一一对应，故对经过补偿后，系统稳定性能够得到保证，利用双线性变换z-1=（2-ωT）/（2+ωT）将系统转换到w’平面，对其进行bode图补偿法设计.

为保证系统稳定，进行补偿时，需满足以下条件：，采样频率选择闭环系统带宽的10倍，穿越频率选取为开关频率的1/4～1/5；确保开环增益在穿越频率处的斜率为-1；要保证穿越频率小于右半平面的零点（RHP零点）.引入调节器Fc（z），Fc（z）为具有两个极点，一个零点的PI控制[13]，其传递函数如式（2）所示

式中：ωz1和ωp1、ωp2为理想补偿系统的零、极点；Kc为常数；

利用bode图法进行数字反馈控制的直接设计在f=96KHz时.使低频段高增益，以减少静态误差；中频段保证响应速度；高频段满足抑制高频噪声的要求.得到加入控制函数D（z）后的系统闭环传递函数bode图，如图5所示，补偿后其相位域度约为50°.

2.2 电压环模型建立

对于电压环路，其开环传递函数表达式如下：

其中，R=（ωL0）2+R20，在线圈L0=54 μH， R0=0.5Ω时的开环传递函数bode图如图6所示，该传递函数不稳定，需进行补偿，对于电压环路其稳定的补偿原则与电流环路类似，利用双线性离散化将系统转换到w’域，在w’域进行补偿，当f=300 Hz时，得到的系统传递函数bode图，如图7所示，可见系统鲁棒性明显提高.

2.3 仿真模型的搭建

根据电压电流反馈参数，利用SIMULINK搭建了如图8所示的电路结构进行仿真分析，通过控制电流环和电压环，实现低频稳流高频稳压控制.

其中，电源电压为24 V，负载为0.5Ω/54 μH，电感.开关管Q5的开关频率为50 kHz，开关管Q1～Q4通过改变脉冲触发器调节开关频率300 Hz～96 kHz中固定l点.

对于低频段，如图9所示为f=300 Hz时无buck斩波稳流和有双环反馈时稳态发射电流波形图，开环和闭环发射电流峰峰值分别为66 A和7 A.由仿真结果能够得到，改进后的输出电流变化范围仅为改变前的10.6%，达到预期效果.

仿真结果对于高频段，如图10所示为96 kHz时线圈两端电压波形，由图可知，高频段系统工作在稳压模式，输出电压峰峰值稳定在22 V.

3 数字控制器设计

利用TMS320F2812控制器进行稳压稳流控制，系统时钟150MHz，12位AD转换.数字控制器部分主要实现：数据采集控制、数字补偿、数字脉宽调制，为减轻DSP控制器的计算压力，利用FPGA产生逆变桥路的驱动信号.

3.1 电流均值检测

对于电流均值的计算，若采用传统的均值计算均值计算方法，对每个周期进行取平均，则需要大量的存储空间及计算时间，对于系统调节会带来一定的延迟，本设计将四点采样法用于均值计算[14]，即判断每个周期的起始点、峰值点、谷值点和结束点，进行均值计算，实现降采样，保证运算速度，又能控制平均值的精度.其表达式（4）如下：

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

其中：iavg（n）为第n个周期平均值，is为第n个周期的起始点值，ip为第n个周期峰值，il为第n个周期谷值.每次采样得到一个新的有效点后重新计算平均值，控制算法最多只有半个周期的延迟时间，能够满足系统的需要.

3.2 控制器补偿算法实现

根据闭环传递函数表达式（5），将其转换为差分序列（6），即可得到控制器的控制算法.

利用DSP内部的存储器和乘法器，实现上式（6）的离散表达式，对于2812型DSP由于其为定点DSP，在计算中需要进行浮点数的转换，实际计算进行一次乘法运算的时间为一个指令周期，远远低于系统的控制工作频率.

3.3 数字调制器设计

对于调制波的产生，相对于电流峰值/谷值检测，电流的均值检测无需斜坡补偿，但引入了大幅值的三角波调制信号，满足误差信号的下降斜率，小于三角波电压的上升斜率，两者比较后产生开关控制信号，由于误差信号远远小于三角波信号的斜率，所以，平均值电流控制法具有良好的抗干扰能力.

锯齿波的产生利用自增、自减计数器实现，将每个周期的锯齿波均匀分成若干个点，通过一个时钟计数器，在上升时间段执行加计算.其数学表达式（7）.

式中：B为三角波幅值，f为系统时钟，fc为三角载波频率，n=0，1，2，3….

4 测试结果与分析

在实验室环境下，利用DSP作为控制器，供电电源为24 V，负载为20匝，边长为30 cm的圆形印制PCB线圈，参数为0.5Ω/54 μH，同时，引入RC匹配电路，其中R=12.8Ω，C=0.1 μF.线圈处串入R=0.1Ω采样电阻，经放大10倍后测得稳态时输出波形如图11所示.

图11（a）为f=300 Hz时流过负载线圈的电流波形输出电流峰峰值为7.2 A，图11（b）为f=96 kHz时流过负载线圈的电流波形，由于匹配电路谐振的影响，输出电流峰峰值为2.2 A.同时，测试电阻寄生电感的影响，输出电流波形中引入部分干扰，实测结果与仿真结果相仿，单频发射时满足电流要求，高频保证发射矩，低频保证系统稳定工作.

（a）300 Hz时波形

（b）96 kHz时波形

5 结 语

采用双环反馈控制原理，实现了低频稳流，高频稳压控制，通过仿真对比引入双环反馈后输出电流变化量为开环时输出电流变化量的8.5%，实测结果与仿真结果相符，低频时保持输出电流恒定在峰峰值7.2 A.高频时保持桥路母线电压稳定电流峰峰值为2.2 A.

基于DSP平台，将四点采样法应用于均值计算，设计并实现了浅地表电磁探测系统，在满足系统工作要求的同时，提供电路保护，避免了现有系统由于频带变宽后负载电流变化大而引起的一系列问题.通过软件仿真和实验验证了该方法的可行性.

参考文献

[1] 谢维，王京彬，朱谷昌，等.线圈中心测量垂直磁场虚分量频域电磁法数值模拟[J]. 中南大学学报：自然科学版，2013，44（4）： 1444-1452.

XIE Wei， WANG Jingbin， ZHU Guchang， et al. Numerical simulation on frequency domain electriomagnetic sounding method of measuring magnetic field vertical imaginary component in center of loop [J].Journal of Central South University：Science and Technology， 2013，44（4）： 1444-1452.（In Chinese）

[2] SHI Xianxin. Research and application of comprehensive electromagnetic detection technique in spontaneous combustion area of coalfields[J].Safety Science，2012（50）：655-659.

[3] James A.Doolittle， Eric.Brevik. The use of electromagnetic induction techniques in soils studies[J]. Geoderma， 2014（223/225）： 33-45.

[4] HUANG Haoping，WOM I J. Automated identification of buried landmines using normalized electromagnetic induction spectroscopy[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing， 2003，41（3）： 640-651.

[5] 撬扇伲许建平，何圣仲，等.开关变换器多频率控制方法研究[J].电子科技大学学报，2014，43（6）：857-862.

WU Songrong， XU Jianping， HE Shengzhong， et al. Inverstigation of Multifrequency Control Method for Switching Converters [J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China， 2014，43（6）：857-862. （In Chinese）

[6] 王彬.基于DSP多频电磁感应探测原理样机的研制[D].长春：吉林大学，2010.

WANG Bin. The prototype development based on DSP multi-frequency electromagnetic induction detector[D]. Changchun：Jilin University，2010.（In Chinese）

[7] 来新泉，李祖贺，袁冰.基于自适应斜坡补偿的双环电流模DC/DC混沌控制[J].物理学报，2010， 59 （4）：2256-2264.

LAI Xinquan， LI Zuhe， YUAN Bing，et al.Control of chaos in double- loop current-mode DC/DC based on adaptive slope compensation[J].Acta Physica Inica，2010，59（4）： 2256-2264. （In Chinese）

[8] 周逢道，王金玉.近地表电磁探测多频数字驱动信号产生技术[J].吉林大学学报：工学版，2013，43（3）：682-687.

ZHOU Fengdao， WANG Jinyu. Multi- frequency digital drive signal generation technology in near surface detection domain[J].Journal of Jilin University：Engineering and Technology Edition，2013，43（3）：682-687.（In Chinese）

[9] Tsai， Cheng Tao. High-efficiency current-doubler rectifier with low output current ripple and high step-down voltage ratio [J]. IEEE Transactions on Electrical and Electronic Engineering， 2013，8（2）： 182-189.

[10]XUE K C，ZHOU F D. Constantcurrent control method of multi-function electromagnetic transmitter[J].Review of Scientific Instruments， 2015，86（2）：024501.

[11]YAN Y， LEE F C， MATTAVELLI P. Comparison of small signal characterstics in current mode control schemes for point-of-load buck converter applications[J]. IEEE Transactions on Power Electronics， 2013，28（7）：3405-3414.

[12]LIU J F，JIANG S，CAO D. A digital current control of quasi-Z-source inverter with battery[J].IEEE Transactions on Industrial Informatics， 2013，9（2）：928-937.

[13]SHEN Z H， YAN N， MIN H.A multimode digitally controlled boost converter with PID autotuning and constant frequency /constant off-time hybrid PWM control[J].IEEE Transactions on Power Electronics， 2011，26（9）：2588-2598.

金属探测范文第5篇

【关键字】煤炭开采；采煤；污水处理；技术

煤炭工业在我省国民经济中占有重要的地位和作用，随着经济建设的发展，煤炭工业也以日新月异的态势迅猛发展，原煤的产出量逐日增多。原煤生产极大地推动了能源重化工基地的建设，但不合理采掘同时也带来了一些负面影响，集中表现为部分产煤地区地表塌陷，引起地下水位下降，破坏水资源循环系统；生产大量的煤矸石；产出大量的瓦斯和粉尘；排放污水和污染物，严重地污染了环境，破坏了生态平衡。这些负作用的出现引起了各级领导和社会的高度重视。为此，解决好采煤中的几个突出技术问题，控制和降低破坏程度，是我们义不容辞的责任。

1、减少井下瓦斯和粉尘

煤矿生产过程中预先抽放煤层中的瓦斯，可以有效地减少生产中瓦斯的涌出量，不仅是确保安全生产的重要技术措施，也是减轻矿井排放瓦斯污染环境的重要途径。具体措施：

①建立预测煤层自燃危险程度的科学方法。

②采用先进的综合配套防火技术，大力发展综采和综放开采的高产高效采煤工艺。

③建立实时火灾预报监测装置，可以克服束管式监测系统检测时间滞后的弱点，能适应外因火灾紧急与自动扑灭的需要，有利于环境监测系统联网，从而能够明显扩大检测的覆盖面，提高矿井抗灾能力。

④使用防灭火黄泥灌浆代用材料新技术，避免与农民发生争地取黄泥的问题。

采煤工作面的粉尘都是先后采用了高压喷雾或高压水辅助切割降尘技术，有效地控制了采煤机切割时产生的粉尘，同时减少了截齿产生火花引燃瓦斯、煤尘爆炸的危险性；掘进工作面主要采用内外喷雾相结合的方法，降低掘进机切割部的产尘量和蔓延到巷道的悬浮粉尘，同时通过粉尘净化、通风除尘、泡抹除尘、声波雾化除尘等综合措施，可以取得显著的降尘效果。

2、减少排矸量

采煤过程中排放的矸石，主要来源于煤矿井下岩石巷道掘进量，半煤岩石巷道掘进量，煤仓和溜煤眼的掘进以及工作面上的矸石（掺入煤炭中的顶底板岩石或煤层夹矸中的岩石），它与矿井开拓系统和采区巷道布置紧密相关。对于煤矿井下开采而言，要从改革矿井、开拓矿井和采区巷道布置方式入手，本着“多做煤巷，少做岩巷”的原则，从总体上消除和减少矿井矸石排放量。使用全煤巷开拓方式，除个别井底车场硐室开挖在稳定的岩层中外，所有的开拓巷道全部布置在煤层中。这种开拓方式，已成为国内外矿井建设的优选设计方案，它不仅有利于煤炭的生产，而且建设投资少，矿井投资快，建井期间就可以生产出商品煤。我国一些新设计的大型矿井基本上按全煤巷开拓设计，随着现代煤炭科学技术的发展和煤巷支护技术的提高，使全煤巷开拓方式的实现成为可能。

3、合理处理污水

矿井排水中的岩溶水，多为未被污染的地下水，若与其他矿井水分开排放，则不会造成对环境的污染，并可再利用，基本上符合生活用水标准；有的岩溶水中还含有多种有益微量元素，可开发加工制作矿泉水。水采煤泥和煤泥水是水采矿井环境污染的主要因素，水采矿井的主要任务是防止水采煤泥和煤泥水污染环境。

乳化油使用时和水配成2%—3%的乳化液，主要用在综采液压支架和外注式单体液压支柱中，外注式单体液压支柱卸载时乳化液排到采空区，综合液压支架乳化液也因泄漏或换液排放井下；在有淋水或排水的工作面，乳化液溶入水中，可能会进入水仓，水仓的水被抽放地面，这样会造成井下或井上污染。由于乳化油中含有50%左右的机油和一些难于被生物降解的添加剂，因此，一旦造成污染会有累积效应，可造成累积污染。

处理办法：①通过开发新液压传动介质代替乳化液，降低乳化液的使用量，同时降低或去除原乳化油中的矿物油，并选择易于被生物降解的添加剂，减少乳化油对环境的污染。②研究开发水介质单体液压支柱，完全不用油。③完善各类用油设备的密封性能，防止石油产品泄漏。同时，发展油品再生技术，延长油品使用期，降低油品使用总量。

4、减轻地表沉陷

减轻由于煤层开采而产生的地表沉陷，从开采技术上通过减少采出煤炭对采空区加以充填，都是可以做到的，关键在于经济上的合理性。根据理论和实践的论证，建议采用以下方法开采：

（1）房柱式采煤方法。房柱式开采是保护地面建筑的一种有效的开采技术，它所引起的地表移动与变形值大体上相当于长壁工作面采煤的1/6—1/4，地表移动持续的时间也缩短了一半左右。

（2）充填法管理顶板。向采空区内充填废石或河沙，抵制煤层顶板和上覆岩层的冒落和下沉，是大幅度减轻地表沉陷的最有效方法。采用充填法在建筑物下采煤的国家很多，其中，波兰的充填法采煤技术在世界上处于领先地位。

（3）分层间歇开采。厚煤层倾斜分层或水平分层开采时，分层之间开采的间隔时间长，能使上覆岩层的破坏高度比较小，破坏状态均衡，可以防止或减少不均衡破坏对地表建筑物、水体的影响。对于厚松散层下浅部煤层或基岩厚度较小的开采条件，分层间歇开采的效益更为明显。