基于磁阻效應的礦井雜散電流檢測儀的開發(fā).pdf

1、本課題是山西省晉煤集團科技攻關項目“寺河礦供電系統(tǒng)雜散電流分布及其檢測和防治技術研究”（項目編號:JMJS-JS-2012050）的重要組成部分，是針對我國煤礦井下因雜散電流導致的各類事故頻發(fā)、檢測方式落后、相關檢測設備功能不能滿足需求等問題而提出的。隨著我國煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，對井下各類災害的預警和防治有了更高的要求，近年來因雜散電流引發(fā)的火災和爆炸事故在各類安全事故中占有很大的比重。我國煤礦井下對雜散電流的研究相對滯后，現(xiàn)有的檢測技

2、術和設備存在檢測方式安全性差、檢測精度低、抗干擾能力差，不便于成網(wǎng)分析和遠程監(jiān)控等問題。因此，開發(fā)一種適用于井下雜散電流檢測的儀器，實現(xiàn)雜散電流的高精度實時檢測，對井下雜散電流的治理具有重要的現(xiàn)實意義。
　　通過查閱大量相關領域的技術文獻，確定了井下雜散電流的檢測方法，制定了檢測儀器的設計方案，設計了檢測單元的硬件電路，編寫了檢測儀器各部分的功能程序，通過實驗證明了該檢測儀器的電流檢測精度可滿足井下雜散電流的檢測需求。本文的主要研

3、究內(nèi)容如下:
　　結(jié)合井下工作環(huán)境，分析并總結(jié)出井下雜散電流的產(chǎn)生原因，以產(chǎn)生原因和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀為依據(jù)，提出了一種基于磁阻效應的檢測方法，闡述了該檢測方法的基本原理，建立了各向異性磁阻效應和相關電磁場理論構架，為檢測儀器的設計和開發(fā)奠定了理論基礎。
　　秉著高分辨率和強穩(wěn)定性的原則，制定了檢測儀器的硬件電路設計方案，繪制了各功能模塊的電路原理圖，設計了各部分的PCB電路，包括:磁場/溫度信號采集電路、磁阻傳感器外圍電路、溫

4、度信號調(diào)理電路、CPU最小系統(tǒng)電路、通訊電路、數(shù)據(jù)存儲電路、時鐘電路、顯示電路和電平轉(zhuǎn)換電路等，對各部分電路進行了調(diào)試，通過實驗驗證了設計方案的正確性。
　　分析了磁感應線在磁介質(zhì)分界面上的折射規(guī)律，以此為依據(jù)設計了具有磁場匯集效果的聚磁裝置和屏蔽不相關磁場功能的磁屏蔽裝置，完成裝置材料的選型，介紹了裝置的基本原理，通過Ansoft Maxwell仿真軟件對裝置的功能和特性進行了實驗驗證，并設計了集聚磁、磁屏蔽和隔爆性能于一體的礦

5、用隔爆外殼。
　　制定了檢測儀器的軟件設計方案，基于C語言和匯編語言平臺，采用模塊化設計方式編寫了檢測裝置的軟件程序，具體包括:主程序、A/D子程序、數(shù)字濾波子程序、串行異步通信(RS-485)子程序、人機交互系統(tǒng)通訊子程序(SPI)和磁場數(shù)據(jù)修正子程序等，所編程序可讀性好，可移植性強。
　　在實驗室搭建測試平臺，對所設計的硬件電路和聚磁/磁屏蔽裝置進行了特性和功能實驗驗證，主要完成的實驗有:磁阻傳感器輸出線性關系驗證實驗、