WKTE无线电波透视仪坑透仪使用说明书.docx
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WKTE无线电波透视仪坑透仪使用说明书
ISO9001:
2000认证企业
煤炭科学研究总院重庆分院
产品使用说明书
WKT-E具通讯功能无线电波透视仪
感谢您选购本产品！
为了保证安全并获得最佳效能，安装、使用产品前，请详细阅读本使用说明书并妥善保管，以备今后参考。
执行标准：
Q/MKC114—2005
版本号：
2.0版
出版日期：
2006-11-2006
编写：
胡运兵方有令
概述
一 、概述
1.型号及名称使用环境条件及应用范围
WKT-E具通讯功能无线电波透视仪
型号的组成及其代表意义：
使用环境条件及应用范围
说明：
WKT系列无线电波坑道透视仪从上世纪70年代开始在煤矿应用，WKT已被广大用户认同为无线电波坑道透视的专用词，无线电波坑道透视仪的型号从现在以至今后只在编号上改动,WKT不变。
2.系统组成
WKT-E型具通讯功能无线电波坑道透视系统由便携式井下WKT-E型无线电波坑道透视仪和地面资料处理系统组成，见下图。
WKT-E型具通讯功能无线电波坑道透视仪由井下发射机、接收机、发射天线、接收天线、钻孔发射探头、钻孔接收探头及地面充电器组成；地面资料处理系统由计算机、打印机及软件系统等组成。
该系统整机重量轻；操作简单；仪器为数字
显示；自动纪录和存储；并由分析软件处理
成图。
仪器探测距离100～300M，最大350M。
获煤炭部科学技术进步二等奖。
3.应用情况
WKT-E型无线电波坑道透视系统在全国已经推广应用了150多套。
除了西山、阳泉、大同、潞安、晋城、汾西、霍州、开滦、峰峰、邯郸、平顶山、义马、焦作、永城、徐州、淮北、淮南、皖北、新汶、兖州、肥城、铜川、韩城、神华、石炭井、石嘴山、靖远、乌海、鸡西、南桐、攀枝花等矿务局部分煤矿应用外，中国矿业大学、山东科技大学、焦作工业学院、淮南矿业学院、黑龙江矿业学院、西安工程学院、西安分院等院校购买该系统作为教学设备和工程探测设备。
4.使用环境条件及应用范围
4.1使用环境条件
无线电波坑道透视是用来探测：
顺煤层两煤巷、两钻孔或煤巷与钻孔之间的各种地质构造异常体。
发射机与接收机分别位于不同巷道或钻孔中，同时做等距离移动，逐点发射和接收。
或发射机在一定时间内相对固定位置，接收机在一定范围内逐点观测其场强值。
巷道之间探测
4.2应用范围
主要应用在探测：
①地质构造破坏软分层带、瓦斯富集带等来预测瓦斯灾害区；
②直径10米以上的陷落柱；
③断距大于三分之一煤厚的断层；
④富含水带；
⑤顶板垮塌或富集水的采空区；
⑥煤层厚度及产状变化带；
⑦夹矸厚度变化带；
⑧火成岩侵入体等。
二、工作原理
无线电波坑道透视探测原理如下：
交替成层的含煤地层是非均匀介质，电磁波在含煤地层中传播可分解为垂直层理和平行层理方向，在垂直层理方向是非均匀介质，在同一煤层一定范围内平行层理方向上可近似认为是均匀的。
采面巷道通常都是布置在同一煤层中，电磁波透视是在顺煤层的两巷道或两钻孔中进行，因此透视时的电磁波传播仍可利用均匀介质中的传播公式，假设辐射源（天线轴）中点O为原点，在近似均匀、各项同性煤层中，观测点P到O点的距离为r，P点的电磁波场强度Hp由下式表示：
e-βr
Hp=Ho───f（θ）
r
式中：
Ho—决定于发射功率和天线周围煤层的初始场强；
β—煤层对电磁波的吸收系数；r-—P点到O点的直线距离（m）；
f（θ）—方向性因子，θ是偶极子轴与观测点方向的夹角。
在辐射条件不随时间变化时，Ho是一常数，吸收系数β是影响场强幅值的主要参数，它的值越大，场强变化就越大。
吸收系数与电磁波频率和煤层的电阻率等电性参数有直接关系：
在同一均匀煤层中，频率越高吸收系数就越大，电磁波穿透煤层距离就近；煤层电阻率越低，吸收系数也越大。
煤层中断裂构造的界面，构造引起的煤层破碎带、煤层破坏软分层带以及富含水低电阻率带等都能对电磁波产生折射、反射和吸收，造成电磁波能量的损耗。
如果发射源发射的电磁波穿越煤层途径中，存在断层、陷落柱、富含水带、顶板垮塌和富集水的采空区、冲刷、煤层产状变化带、煤层厚度变化和煤层破坏软分层带等地质异常体时，接收到的电磁波能量就会明显减弱，这就会形成透视阴影（异常区）。
矿井电磁波透视技术，就是根据电磁波在煤层中的传播特性而研制的一种收、发电磁波的仪器和资料处理系统。
可见，矿井电磁波透视技术在探测矿井采面和顺煤层两钻孔之间、两石门之间内的地质异常体及瓦斯灾害区是有理论依据的，是完全可行的。
三、技术特征
1.主要性能
★探测距离：
巷道间距离150～350m；
★仪器使用寿命：
根据煤矿井下使用环境，仪器使用寿命5～6年。
2.主要参数
★WKT-E发射部分
防爆型式：
ibI（150℃）本质安全型；
工作频率（MHz）：
0.3，0.5，1.5；
频率稳定度：
不劣于5×10-6；
发射天线：
环形天线或钻孔天线；
供电电源：
1.2V×16节3.6Ah的镍氢电池，连续工作3h
工作电压：
模拟电路12V，数字电路5V
输出功率误差：
功率输出误差小于5%
★WKT-E接收部分
防爆型式：
ibI（150℃）本质安全型；
工作频率（MHz）：
0.3，0.5，1.5；
接收灵敏度：
（信噪比3：
1）＜0.05µV/m；
显示方式：
数码管数字显示；
供电电源：
1.2V×15节1.8Ah的镍氢电池，连续工作4h
工作电压：
模拟电路12V，数字电路5V
测量范围：
0.1～113.9dB
数据通讯：
RS232串口通讯
接收天线：
环形天线或钻孔天线
四、尺寸、重量
1.外形尺寸
●透视仪发射机：
长24cm 宽9.5cm 高2.5cm
●透视仪接收机：
长29 宽12 高21
２.重量
●透视仪发射机：
＜５Kg
●透视仪接收机：
＜4.５Kg
仪器操作方法流程
1.观测方法
观测方法分同步法和定点法。
同步法（一对一）：
发射机与接收机同时逐点移动，并在各测点分别发射和接收场强值；定点法（一对多）：
就是发射机相对固定，接收机在一定范围内逐点观测其场强值。
由于发射机不便频繁移动，通常多采用定点法观测。
2.观测点的布置
布置测点前须对工作面有一定了解（如工件面的位置和平面形状、掘进中揭露的构造、煤层厚薄变化、瓦斯和含水等情况），对于推测异常区域可采用加密测点的方法来提高透视精度。
布置测点时，测点号不能重复。
实际测点号位置应与图纸相符。
一般相邻接收点间距离为10米，发射点间距为50米。
每一个发射点，接收机可相应的接收10～15个点，接收点与发射点之间所形成的扇形夹角不大于45度。
如有条件，选择地质条件正常、干扰因素少的地段，在一条巷道布置1～2个发射点，作透视条件试验:
接收从离发射机30米的地方开始，每隔10米接收一个数据，一直到接收值不再下降为止。
目的是求该发射机发射的电磁波在该工作面煤层中的初始场强值（Ho）、穿透距离D及煤层的吸收系数（β）。
操作步骤简要
硬件部分
●发射机使用、操作
①在约定发射点，联接好发射天线，将发射天线尽量撑开，并将天线以垂直巷道走向方向竖直挂置。
②将频率选择开关旋至事先所选择的工作需频率（0.3、0.5MHz或1.5MHz）处。
③到约定发射时间，打开电源开关，调节调谐旋钮，使面板表头指针偏转角度最大。
使发射机在此状态下稳定发射约定时间（通常为3分钟）。
注：
发射机发射过程中，数码管显示窗口，前面显示电压，后面显示时间，一般发射3分钟后蜂鸣器开始响；电压低于17.6V后计时开始变乱，蜂鸣器开始不按3分钟响，仪器仍能正常发射，提示电池还可工作一段时间但不会太长；电压低于15V后，电池马上就要没电，仪器不能正常发射，最好不要再发射。
④一个点发射完后，关掉电源、频率选择开关不动，取下挂置的发射天线，将其搬至下一发射点。
重复1-4步骤，直到最后一个发射点。
⑤发射完成后，关掉电源，将频率开关拨至“断”处，结束井下工作。
●接收机使用、操作
▲接收机的一般操作流程
清除
①开机②原有数据处理③频率设定
不清除
④增量点号设置⑤场强值测量⑥数据通讯
①开机
开机前应先按下“复位”键（不松开），再开启电源开关，然后松开“复位”键。
此时接收机先后显示：
“Ε--××”（仪器型号、当前频率）
“×××××.×”（当前频率和当前接收值或叫开机状态）
②原有数据处理
在“×××××.×”（当前频率和当前接收值或叫开机状态）状态下键入“有效”，接收机可能出现两种情况：
Ⅰ.接收机内存有数据，则显示--TR--。
对接收机内的原有数据可执行清零和不清零两种操作。
此时键入“清零”，接收机显示“4-C1-CH”，按“1”不清零，按“4”清零，并用“有效”键确认之。
完成上述操作后，接收机显示：
“PS005”（此意为发射点号为005号）,接收机在清除数据后频率自动到默认的0.5MHz。
Ⅱ.接收机内存没有数据，接收机直接显示：
“PS005”。
③频率设置
按步骤①、②后，按“复位”键进入开机状态,按“重显/重写”键，接收机显示：
“1-32-5”
此时键入1则选中频率为0.3MHz;键入2则所选频率为0.5MHz;键入其它数字键则1.5MHz频率被选中，用户可根据需要选择所需频率。
选中频率后，接收机显示：
“×××××.×”（当前频率和当前接收值）。
频率一经选中将不再变化，直到重新设置为止。
频率选中后,按“有效”键,接收机直接显示：
“PS005”或“PS×××”。
④增量、点号设置
A．增量设置
在“PS×××”状态下按“增量”键，接收机显示：
“P8+9-”（发射点设置状态）。
由小点号向大点号，测量选“8”（递增）；由大点号向小点号测量选“9”（递减）。
例如：
选“8”接收机显示：
“PS+1”，这表示发射点点号每次递增1。
一般地，将1改为5（“PS+5”），这表示发射点点号每次递增5（每隔5个点发射一次）。
用户可根据实际情况选择相应数字，并用“有效”确认。
进入“R8+9-”（接收点设置状态），接收点设置与发射点设置类似，由小向大点号，选“8”（递增）；由大向小点号选“9”（递减）。
如：
选“8”接收机显示：
“RE+1”，这表示接收点点号每次递增1。
一般地，增量通常为1（逐点接收）,并用“有效”键确认,显示：
“PS005”或“PS×××”。
B点号设置
增量设置后，输入第一个发射点号“×××”，输入实际第一个发射点号，按“有效”确认。
显示：
“RE000”或“RE×××”,输入第一个发射点的第一个接收点号，并用“有效”确认。
这时进入正式接收状态：
“××××××.×”（第一个接收点点号和其接收值）,等待发射。
注:
一定要区分发射点号跟对应的接收点号。
⑤场强值测量
A．场强值的接收
连接好接收天线和接收机，约定的时间发射后,接收机显示：
“××××××.×”，接收天线垂直巷道，天线不动，如果接收值相对稳定，按“有效”键则该接收点号和分贝值存入存储器；存入数据后，接收机显示“RE×××”，问是否去下一个接收点号（此时若该接收点值未测准确,可重输第“×”个接收点号，按“有效”确认，重复前面工作重测该点值），按“有效”键确认去下一个接收点，接收机显示：
“××××××.×”，到第二个接收点停一小会,接收天线垂直巷道，天线不动，如果接收值相对稳定，按“有效”键则该接收点号和分贝值存入存储器；……重复接收操作。
B．换发射点
在显示：
“RE×××”状态下，如果不去下一个接收点（即某一发射点对应的接收点接收完毕），按“换页”键，接收机显示：
“PS×××”，自动换到下一发射点号，确认无误后按“有效”键确认；显示：
“RE×××”，再在“RE×××”状态下输入第二个发射点的第一个接收点号（一般在上一个接收点处退后5个点），并用“有效”确认，这时进入等待接收状态，发射后,接收机显示：
“××××××.×”，接收天线垂直巷道，天线不动，如果接收值相对稳定，按“有效”键则该接收点号和分贝值存入存储器……重复接收操作。
……重复B步操作，直到该巷道结束。
第一条巷道测量完毕后，先按住“复位”，再关闭电源，松开“复位”键。
C.交换巷道
交换巷道后，在约定的时间开机，按“有效”，显示：
“----TR----”，此时不能清零，否则已测数据将丢失，按任一“数字”键，显示：
“PS×××”重复④⑤操作。
（注：
若测试点号由从小到大变为从大到小,设置“增量”时就选“9”递减；若测试点号顺序仍由从小到大,就不用再设置“增量”了）。
D．关机
测量完毕后，先按住“复位”，再关闭电源，松开“复位”键。
软件部分
●软件简介
本软件系统是用来处理无线电波透视资料的应用性软件，该系统具如下功能：
对在井下实际探测到的数据进行通讯；对测得的数据进行计算、CT处理、分析，从而确定参数H0、，得到平面交绘图、综合曲线图和CT成像图，圈定出工作面内的物探异常区；对平面交绘图、综合曲线图和CT成像图进行编辑和整理；打印成果图和成果报告。
本软件是适用于windows操作环境的无线电波透视资料处理系统，该系统采用图文交互界面，形象直观、具有良好的人机对话功能，适用于各级用户。
通过现场实际应用后证明，本系统软件能有效、正确地处理资料，查找和解释出工作面内的物探异常区域。
●操作流程
运行桌面快捷方式WKT
见上图输入需要处理的工作面名；如6222后，进入如下处理系统主菜单（以下叫用户平台）:
在系统的用户平台中给出了六种操作选择,在通常情况下,我们根据最常见的操作步骤,按照从数据采集到数据处理,再到CAD处理和CT成像、以及成果图的打印和报告的提出的顺序来一一解说.下面就是一个常见的操作流程图:
用户平台
按1进入CT系统对采集数据通讯
按2出现提示，随即生成该工作面的dwg文件，该文件在C:
\WKTCT\dwg文件夹下面，打开该文件，就可以画工作面、布置测点
按1计算H0、B、CT处理
在dwg文件中进行ct扫描
WKT系统软件操作一般流程图
●操作步骤
一、数据通讯处理
1.数据通讯
用通讯线连接好坑透仪和计算机，在用户平台下选1进入CT系统菜单，选1进入通讯菜单，再选1出现如下提示：
按提示，如果按空格键进入如下的通讯等待状态：
此时，打开透视仪接收机电源，按“有效”键显示--TR--，再按“输出”键，显示1—T2—CH，选“1”键就向计算机传输数据，选“2”返回不通讯。
通讯完毕后回车，在界面提示下返回用户平台。
在用户平台上键2，在C:
\WKTCT\dwg文件夹下自动生成该工作面的cad文件，如F6222.dwg
2.原始数据编辑
在用户平台下键7退回到windows视窗环境，在C:
\WKTCT\TR文件夹下可对通讯数据进行编辑。
注：
若用0.3MHz频率探测，形成F6222.TR和F6222.TR1文件；若用0.5MHz频率探测，形成F6222.TR和F6222.TR2文件；若用1.5MHz频率探测，形成F6222.TR和F6222.TR3文件。
后缀为.TR的文件放置所有频率的数据，其中0.3MHz频率的数据为实际值，0.5MHz频率的数据加300dB，1.5MHz频率的数据加600dB；
后缀为.TR1的文件放置0.3MHz频率的数据，为实际值；
后缀为.TR2的文件放置0.5MHz频率的数据，为实际值；
后缀为.TR3的文件放置1.5MHz频率的数据，为实际值。
实际处理时，只调用后缀为.TR下的数据，编辑数据前，必须用后缀为.TR1或.TR2或.TR3的文件覆盖后缀为.TR的文件。
若要编辑6222工作面的原始数据在C:
\WKTCT\TR文件夹下，双击该工作面的tr文件，如双击f6222.tr，可对井下无用的测点删除或修改测点。
注意：
编辑数据不能改变数据格式，当删除某一发射点下的一个接收点后，必须将“ReciveNumber”,的数据大小减1，同时相应要修改记录该发射点下接收点的序号；当删除某一发射点的所有数据时，则“ShotPointMaxnumber”,的发射点个数要减1。
原始数据编辑完后必须注意保存。
二、工作面的模拟与测点布置
1.画工作面
.先设置工作面图形的比例尺（一般设为1：
1000），把鼠标移到输工作面子菜单下单击设置进入比例尺设置菜单，按设置菜单提示选择比例尺。
b.工作面巷道输入，一般把工作面运输巷和风巷输成双线巷道，两端输成单线巷道。
为输工作面方便，先把整个工作面平面图各个拐点的相对坐标确定下来，可把工作面平面图的左下角作为起点，坐标通常定为（10，110）。
以运输巷的输入为例：
选巷道输入菜单中的双线巷道后，显示：
输入起点：
（输入起点的相对坐标），X0，Y0
下一点：
（输入下一个拐点的相对坐标）X1，Y1
······
下一点：
（输入最后一点的相对坐标），按空格键结束一条巷道输入。
请输入巷道宽度：
（实际宽度，如3m）
请输入一点指明巷道布置在哪一边：
（把鼠标十字交点移到工作面外侧，单击鼠标左键确定）
风巷输入方法同上。
上两条巷道输入完毕后，再输两端单线巷道。
2.布置测点
把鼠标移到输工作面子菜单下单击布置测点，按屏幕左下角提示，先用捕捉小方框选择要布置测点的巷道（注：
选择双线巷道的内线），巷道选中后按提示依次输入；
输入第一个测点的x坐标：
（即起始测点相对x坐标）
输入测点个数：
（输所选巷道实际测点个数，个数可多输不能少输。
）
输入测点间隔：
（输测点间距离，一般为10m）
输入第一个测点的点号：
（第一个测点的编号）
输入显示测点间的间隔：
（一般为5）
输入测点书写位置：
（移到鼠标，鼠标十字交点在起始测点正上方或正下方单击）
另一条巷道的布置方法同上。
下图就是一个布置好测点的工作面:
3．划分网格
在输工作面子菜单中选划分网格，显示：
要划分网格吗？
（Y/N）：
输入Y
输入网格宽度：
（一般为5）
输入网格高度：
（一般为5）
上述操作完成后，将捕捉小方框分别移到工作面四条内线上单击鼠标左键选中各边界
下图即为一个已划分网格的工作面：
4.存储已改动信息
以上四步操作完成后，则完成工作面输入任务，在输工作面菜单中选择存贮工作面，
三、计算H0、，平面交绘和CT处理
双击桌面WKT快捷方式，在用户平台下选1进入CT系统主菜单，见下屏幕显示：
★计算H0、
在上图所示的CT、CAD系统主菜单下选2进入如下计算H0、的主菜单：
a.先分每个剖面计算H0、，选择1后在屏幕显示的Pressanykey？
后按回车键（即），屏幕显示：
按Y键，计算机自动计算所有的剖面的H0、
Y/N?
按Y后
计算机就自动的把每个剖面的H0、计算完后，按回车键继续
.分段计算H0、，在计算H0、主菜单下选择2后在屏幕显示:
Pressanykey？
后按回车键（即），屏幕显示：
你想分成几段计算H0、？
一般一个工作面分成一段计算H0、，如果工作面太长且均匀性较差时,可分成几段计算H0、。
比如要分成两段计算，就在？
后选2，屏幕显示：
输入每段范围，如第一段0，42和第二段500，542
接下来按屏幕提示进行操作，键入Y后，屏幕显示：
DOYOUWANTTAKEINDATE%？
输入的百分数一般为：
80，分为几段计算，则输入几次百分数。
之后屏幕显示：
连续，进行叠代计算，直到返回上级菜单。
★平面交绘
在CT、CAD系统主菜单中，选3后屏幕显示：
按Ｌ键，打印H0、；R键，修改H0、；Ｎ键，重新分段；任一键（最好用回车键），继续
这里选Ｒ键对H0、进行适当修改，H0、的值要参考先前分剖面计算后选定的H0、值，对每段的H0、有针对性地修改，但相差不宜太大（一般H0的范围在110～155dB之间，在-0.2～-0.55之间）。
修改完后，屏幕显示：
输入你要观察的综合曲线的序号。
？
此时可把任一剖面（第N发射点）的综合曲线调出，如要观察第4剖面，就输入4后，调出该剖面的综合曲线图：
在上图最后一行？
号后，输入剖面号便可调出其它综合曲线观察。
在所有曲线图中，除个别干扰点外，理论曲线应在实测曲线上方，否则，再次按Ｒ对H0、进行适当修改，H0、取值应满足如下条件：
第一，理论曲线应与实测曲线尽量靠近；
第二，除个别干扰点外，实测曲线大部分应在理论曲线应下方。
若不满足上两个条件，再按Ｒ对H0、进行修改，修改完H0、后按Ｓ存盘。
要看工作面的大致物探异常区，要进行平面交绘，按PN后，屏幕显示：
输入探测负分贝数字的平面分布图，-30到15，如-5
?
（选择负分贝数）如-5，则显示:
在平面交绘图上可大致看出异常区。
按Ｅ退回上级菜单。
★CT处理
在CT、CAD系统主菜单中选4，进入CT处理主菜单:
一般计算机会自动进行首先计算CT文件，需等待计算一会时间，计算完后返到上图菜单（如果计算机不自动进行计算就直接到上图菜单，在上图CT处理主菜单中选1，首先计算CT文件，计算完后返到上图菜单）。
a.CT处理，分为平均值法CT、滤波CT处理、极大极小CT处理和原值CT处理，可任选一方法进行处理（一般常用平均值法或滤波法）。
例如，选2平均值法CT后，显示:
你想人为改变几个探测高值到零?
（一般选1～3）
-D=?
（一般为-5），出现图面后再回车返回上级菜单。
其它处理方法类似。
b.CAD输出，在CT处理主菜单中选6，进入如下菜单:
用何种方法进行CT处理，就用何种方法CAD输出，如选1平均值法CAD输出，屏幕将提示:
你想输出为点阵图
（1），还是圆圈呢
（2）?
选1，稍后返回上级菜单，再选7返回上级主菜单，再选5返回用户平台。
四、生成CT成像图
1.打开先前生成的CAD文件，在成果分析菜单下选CT成像子菜单，在屏幕左下角Command：
命令行后输入CT图像后缀名（若用平均值法处理的就用CT1，滤波法处理的用CT3），然后系统会自动生成CT成像图，见下图:
2.最终CT成果图：
3.调用综合曲线图
在工具菜单下点击分类显示开关，再点击分类显示开关子菜单下的CT图，即可关掉CT图，如下图所示：
在成果分析菜单下面点击综合曲线图，即可生成每个发射点对应的综合曲线图
注：
在生成CT成像图及综合曲线图后，可在CAD环境下，在输出图形菜单下点击加图筐，然后在点击特殊规格，根据需要可对图筐大小设置，一般所选图框的大小以稍大于工作面平面大小为宜；还可对成果图进行移动、放缩、文字输入和删除等处理（文字输入命令在左测工具栏处），可用Scale命令对图例的图标长度缩小（Command：
Scalew用鼠标找图标窗口范围点击，再，找基准点点击，再输入0.5
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