用于煤層氣抽放實驗的超聲波發(fā)生器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、煤層氣(瓦斯)是一種在煤化作用過程中形成的、并賦存于煤層中的以甲烷為主的混合氣體。由于我國煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層的透氣性低，煤層氣的抽采率低，總抽采量少，至今還沒有形成商業(yè)性開發(fā)和利用。提高煤層氣的抽采率可以從改變煤層壓力、滲透率、飽和程度等方面入手，而聲震法煤層氣抽放實驗的目的是通過研究聲場作用下煤層氣的解吸、擴散和滲流特性，尋找提高煤層氣抽放率的最佳聲場。超聲波發(fā)生器是聲震法煤層氣抽放實驗裝置的一個重要組成部分，為實驗提供所必需的聲

2、場。
　　論文以煤層氣抽放實驗的實際需求，針對煤層氣抽放實驗裝置中的關(guān)鍵部分——超聲波發(fā)生器進行研究設(shè)計，主要研究工作包括：首先給出了用于聲震法煤層氣抽放實驗的超聲波發(fā)生器的功能要求及其結(jié)構(gòu)，該發(fā)生器主要由信號發(fā)生、功率放大與阻抗匹配和信號接收等幾個模塊組成；然后對寬頻帶信號發(fā)生模塊進行了設(shè)計及實現(xiàn)。采用DDS芯片AD9835所設(shè)計的信號發(fā)生器具有0-10MHz的帶寬,0.0058Hz的頻率分辨率，滿足了實驗20-100KHz信號

3、頻率的要求，且可通過人機交互實現(xiàn)頻率的設(shè)置；接著進行了功率放大及阻抗匹配的設(shè)計，其中IRF540N所構(gòu)成的D類功率放大器成功將信號放大到30w，為超聲波換能器提供了有效的驅(qū)動電信號。最后設(shè)計了信號接收模塊，其中采用MAX262所設(shè)計的帶通濾波器可通過編程來改變其中心頻率，濾波范圍達到1Hz-140KHz，能夠滿足對換能器接收信號的濾波需求，為對換能器輸入信號頻率的調(diào)節(jié)及超聲波能量衰減的檢測提供了實現(xiàn)途徑。
　　論文所設(shè)計的超聲波發(fā)