小议地质勘探中的机电一体化

摘要：随着社会的发展与进步，我们越来越重视地质勘探中的机电一体化，地质勘探中的机电一体化对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍小议地质勘探中的机电一体化的有关内容。

关键词 地质；勘探；工程；技术；机电；设备；应用；

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：

引言

现代科学技术的飞速发展,推动了不同科学的相互交叉与渗透,并引发了几乎所有工程领域的技术革命与改造。而以机械技术和电子技术为主体,多学科技术交融渗透、相互结合的新兴学科——机电一体化,正逐渐变成了当今学界研究的重点之一。

一、地质勘探概况

1.1地质勘探的任务

地质勘探一般在地质测绘的基础上进行。它可以直接深入地下岩层取得所需的工程地质条件资料,是探明地质情况的可靠的方法。地质勘探的主要方式有地质钻探、坑探和物探。其主要任务为探明建筑场地的岩性及地质构造;划分地层并确定其接触关系;以及基岩的风化程度、划分风化带;研究岩层的产状、裂隙发育程度及其随深度的变化;研究褶皱、断裂、破碎带以及其他地质构造的空间分布和变化。探明水文地质条件,即含水层、隔水层的分布、埋深、厚度、性质及地下水位。溶岩的规模及发育程度;滑坡及泥石流的分布、范围、特性等。提取岩土样及水样,提供野外试验条件。从钻孔或勘探点去岩土样或水样,提供室内试验、分析、鉴定之用。

1.2我国地质勘探的发展

新中国成立后,工业落后,国家提出矿业先行的号召。20世纪50年代开始,建立了大量的大型矿产基地,我国的矿业有了很快的发展。上世纪60、70年代,随着不断深入地进行地质找矿,近地表矿和露头矿大多都被查明。尤其是较发达东部地区,地质勘探程度比较高,容易识别的矿愈来愈少,寻找矿的难度亦愈来愈大,逐渐转向勘查已知矿区的周边以及深部隐伏矿;在地质勘探程度相对较低中西部地区,一方面持续进行对浅表矿的寻找,另一方面也在采用新技术勘查隐伏矿。上世纪80年代以来,随着改革开放的不断深化,与矿产资源勘查的理论和技术有关的国际交流大大增加,特别是引进的新方法和新技术,成为了寻找隐伏矿的主要手段。我国地质工作者,在引进新方法、新技术及消化吸收的过程中,也在自主研发一些适合我国实际需要的新仪器、新方法等。

二、机电一体化技术的构成

2.1机械技术

机电产品的功能和作用大部分都是由机械本体来体现的。本体材料的优良、结构的新颖、精密的加工技术,能够使机械结构重量减轻、体积变小,改善其快速响应特性,提高零部件的精度、刚度和可靠性。

2.2传感技术

传感技术是机电一体化技术的关键技术,它将所测得的各种参数量如位移、速度、加速度、力等信号转换为统一格式的电信号输入到信息处理系统中,并由此产生出相应的控制信号以决定执行机构的运动形式。

2.3信息处理技术

信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出技术。机电一体化产品的工作是受控于信息处理装置的,因此信息处理是否正确及时,将直接影响到产品工作的质量和效率。

2.4自动控制技术

自动控制技术就是通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。自动控制技术范围很广,包括自动控制理论、控制系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。而机电一体化系统中自动控制技术包括位置控制、速度控制、最优控制、模糊控制和自适应控制等。

2.5接口技术

机电一体化系统通常由许多要素和子系统构成,为了确保各个要素与系统之间能够顺利地进行信息、物质能量的传输和交换,必须在它们之间建立一定的联系条件,而这些条件统称为接口。这些接口既可能是硬件,也可能是软件,或者是两者的结合。

3.6驱动技术

驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。执行元件分为电动、气动、液压等, 机电一体化产品中多采用电动式执行元件,驱动装置主要指各种电动机的驱动电源电路,其主要以采用电力电子器件及集成化的功能电路构成。

2.7系统总体技术

系统总体技术是一种从全局角度和系统目标出发,用系统的观点和方法,将系统分解成若干相互联系的功能单元,找到能完成各个功能的技术方案,并将其进行分析、评价和优化的综合应用技术。

三、机电一体化设备在地质勘探中的应用

在地质勘探中,机电一体化系统是根据地质勘探的需要,围绕微处理器,把、工控机、仪表、数据通讯及传感器等技术有机的结合起来制成的一种设备。机电一体化技术在地质勘探中应用广泛。下面介绍一下常用的两种设备。

3.1 瞬变电磁仪

瞬变电磁仪是目前利用电磁法、电法种类繁多的仪器中的一种,是地质勘探中应用普通,效果最佳的仪器之一。广泛应用于地质勘探领域,包括石油勘探,地下水勘探,地热能勘探,工程勘探和选址,矿产资源勘探,活断层勘探,地壳上地幔构造研究,管线探测,地质填图,地下埋藏物,地震安全评价,地下污染范围界定以及环境勘探等。

最近几年来瞬变电磁法在国内发展很快。目前国产瞬变电磁仪有重庆奔腾的WTEM,中国地大(武汉)的CUGTEM－4,长沙白云的MSD-1,西安强源EMRS-ZB等。国外生产的瞬变电磁有加拿大Geonics公司的PROTEM系统,凤凰公司的V8,美国Zonge公司的GDP-32。其中Geonics公司是专门研发和生产时间域电磁仪器的专业公司,有PROTEM瞬变电磁仪,时间域金属探测仪,大地电导率仪,井中瞬变电磁仪等。

近5～6年电磁法和电法仪器设备和软件有了长足发展和巨大变化,新一代仪器设备的最大优点是,噪音低,分辨率高,频带宽,动态范围大,多功能,灵活轻便,低功耗,硬件和软件的完善结合。当今一流的电磁法和电法仪器必然是高超的硬件和软件的完美结合,以达到高分辨率,高信噪比;宽频带,大动态范围;高集成,多功能,低功耗;操作简单,轻便灵活,现场施时显示结果。

3.2 全液压岩芯钻机

为满足地质勘查市场新的需求,深度更深、自动化程度更高、能力更强的一系列新型号钻探设备研制成功并投入市场。比如机械传动岩心钻机,全液压岩心钻机等。

全液压岩芯钻机集多种功能与一身,在地质勘探中广泛应用的机电产品之一。能适应平原、丘陵地带、高温、严寒等恶劣环境下工作,适用于金属非金属固体矿床勘探、煤层气、天然气、水文水井、地热井、矿山坑道、通风排水孔及工程抢险施工,是广泛应用于地质、煤炭、冶金、有色、石油、水文、工程等行业,以金刚石和硬质合金钻进为主,满足绳索取芯、顶驱钻进等多功能钻探要求的性能卓越的钻探设备之一。

它的特点是全液压驱动,钢履带行走,组合式桅杆,动力机、主、副卷扬机、泥浆泵等一体布置,结构紧凑,集中操控灵活方便;液压系统采用先导控制,负载传感,电、液比例联合集中操作控制;动力头给进与提升采用油缸链条倍速结构,提升力,给进力均较大;动力头主轴回转采用双马达驱动,辅以三档机械变速箱,并有效地满足了高转速大扭矩的高效施工要求;动力头采用液压马达齿条平移装置,使主轴偏离钻孔孔口,便于绳索取芯和其他机具的施工; 桅杆前端配有夹持卸扣器,便于钻杆的上卸扣操作,减轻了操作者劳动强度和提高工作效率;此外,上下工作台方便操作者操作需求及带有孔口液压夹持器、导正器等。这些特点给地质勘探中作者带来了极大的方便,缩短勘探工期,节省劳动力,降低劳动强度,更方便,更安全。

结束语

地质勘探中机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。也是地质勘探发展的必然结果。我国自造的地质勘探一体化设备也在朝着智能化、程序化、信息化的特点,以及设备操作简单、维护方便、保护齐全、性能可靠的方向发展。这些设备在地质勘探中的广泛应用,不仅减轻了操作人员的劳动强度,而且极大地提高了地质勘探水平和能力,创造了巨大的经济效益和社会效益。

参考文献

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[2] 王伟梁．机电一体化系统设计.价值工程,2010.

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