蘇博飛+王軍民

摘要：隨著電火花震源在工程物探和資源勘查領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。但是其工作的安全性并不能得到完全的保證，主要原因是其工作充電高壓可達(dá)10kv左右。此系統(tǒng)最終得到了電火花震源工作中的充電曲線，我們將實(shí)際充電曲線和理想充電曲線作對(duì)比，從而調(diào)整了電火花震源控制電路，最終實(shí)現(xiàn)了電火花震源充電高壓的實(shí)時(shí)性檢測(cè)和控制，提高了電火花震源使用的安全性和遠(yuǎn)距離的可操作性。

關(guān)鍵詞：電火花震源；stm32f1系列單片機(jī)；高壓檢測(cè)；V/F壓頻轉(zhuǎn)換；光纖

引言

目前，在國(guó)內(nèi)的工程物探和資源的勘查領(lǐng)域中常用炸藥作為主要的震源。炸藥震源的能量高，但是運(yùn)輸?shù)某杀靖?，?duì)環(huán)境的破壞力強(qiáng)，存在一定的安全問題。電火花震源是先把電能儲(chǔ)存到大功率的電容中，在瞬間放電產(chǎn)生地震波的震源。該系統(tǒng)基于stm32單片機(jī)定時(shí)器輸入捕獲和V/F轉(zhuǎn)換技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電火花震源高壓的實(shí)時(shí)性檢測(cè)，使電火花震源的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。

1 系統(tǒng)總體概述

如圖1所示，電火花震源的高壓檢測(cè)系統(tǒng)主要由V/F轉(zhuǎn)換電路，光電轉(zhuǎn)換電路，stm32單片機(jī)三部分組成。

2 電火花震源高壓檢測(cè)硬件電路設(shè)計(jì)與分析

如圖2所示，電火花震源高壓檢測(cè)系統(tǒng)主要由壓頻轉(zhuǎn)換電路（U1），光電隔離轉(zhuǎn)換電路（U2）和電信號(hào)調(diào)理電路組成（U3）。

2.1 光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)和分析

2.1.1 光電轉(zhuǎn)換硬件電路設(shè)計(jì)

如圖2中的U2所示，光電轉(zhuǎn)換隔離電路由高頻的發(fā)光二極管、光纖、光敏二級(jí)管組成，其實(shí)物圖如圖2所示，其中黑色的長(zhǎng)線是光纖，光纖的兩頭分別是封裝好的發(fā)光二極管和光敏二極管。

2.1.2 光電轉(zhuǎn)換硬件電路分析

我們將V/F轉(zhuǎn)換電路（圖2的U1）輸出的具有一定頻率的方波信號(hào)作為光電轉(zhuǎn)換隔離電路的輸入，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。高頻的光敏二極管再接受光信號(hào)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。此電路為整個(gè)高壓檢測(cè)電路的核心部分，光纖將前級(jí)的高壓采集電路和后級(jí)的控制電路完全的隔離，從而消除了前級(jí)高壓電路對(duì)后級(jí)控制電路的干擾，大大提高電火花震源的穩(wěn)定性和安全性。

3、實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

表1是我們用電火花震源高壓檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)在試驗(yàn)中測(cè)得的沖電電壓隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

基于V/F轉(zhuǎn)換技術(shù)電火花震源高壓檢測(cè)電路有兩個(gè)重點(diǎn)，一是高壓采集V/F轉(zhuǎn)換電路和電壓控制電路采用光纖隔離，高壓采集電路獨(dú)立供電，使兩個(gè)系統(tǒng)的供電部分完全隔離，隔離度可達(dá)100KV，從而降低了高壓電路對(duì)電火花震源主控制電路的影響。二是采集到的高壓數(shù)據(jù)可通過wiff無線傳送到上位機(jī)，上位機(jī)再根據(jù)不同的電壓值，給電火花震源發(fā)送不同的指令，從而實(shí)現(xiàn)來電火花震源的遠(yuǎn)程控制（距離可達(dá)50米左右），增加了電火花震源操作的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]改善電火花震源地震記錄質(zhì)量的探討[J].劉冠軍.物探與化探. 1999（02）

[2]電火花震源系統(tǒng)充電技術(shù)研究[J].裴彥良，王揆洋，劉晨光，李西雙，李正光.海洋技術(shù).2007（03）