基于ANSYS的巷道电磁波传播特性研究

利用有限元法分析梯形及拱形巷道中机车对电磁波截止频率的影响,并用ANSYS软件进行仿真,并把仿真值和理论值进行比较,为煤矿井下巷道的无线通信提供参考。     

电导率σ对矩形巷道中电磁波传播特性的影响

研究了在300MHz以下频段,矩形巷道中存在电导率σ时电磁波传播的特性.研究表明,电磁波的传播具有很强的波导效应.巷道的截面越大,越有利于电波的传播.如果传播电波的频率低于截止频率,则衰减只和传播的频率有关.在截止频率以上,电导率越小,电磁波传播损耗越大;在相同的电导率下,随着频率的增加,衰减也将增加.TE波更适合于在巷道中传播.     

电导率σ对圆形巷道中电磁波传播的影响

研究了电导率σ在煤矿圆形巷道中对电磁波传播的影响,并得出：在圆形巷道中,由于电导率σ的存在,使得圆形巷道波模的衰减随着频率的增加而单调增大,但是TE01波模的衰减却是随频率增加而单调下降,因此,TE01波模更适合在圆形巷道中传播。     

煤矿巷道中粉尘对电磁波传播特性的影响

针对煤矿巷道中粉尘对电磁波传播的影响进行了理论上的研究,推导出电磁波传输衰减的损耗公式.研究表明,由于粉尘的存在,随着传播电磁波频率的增加,衰减在增大,当粉尘浓度为4.35 ×109个/m3时,在1 GHz时的衰减为5 dB/hm,在10 GHz时的衰减约为47 dB/hm.随着粉尘浓度的增大,衰减在增大,当发射频率为1 GHz时,在5×1010个/m3的浓度时,衰减为54 dB/hm.巷道中粉尘的浓度决定了传播电磁波衰减的大小,在国家规定的粉尘浓度以下,对电磁波的衰减值小于5 dB/hm.     

空拱形巷道中电磁波的传输特性

拱形巷道是煤矿井下最常见的一种巷道。分析了电磁波在空拱形巷道中的传输特性。运用波导理论并结合数值计算法推导出巷道内电磁波的衰减率计算公式。对传输频率、巷道横截面以及围岩介质电参数对电磁波传输衰减率的影响进行了仿真。结果表明,在300～3000MHz特高频段,工作频率越高衰减越小;巷道横截面积越大衰减率越小;围岩介质的相对介电常数越大,衰减越大,且介电常数的变化对垂直极化波的影响大于水平极化波;围岩介质的电导率对衰减的影响不大,可忽略不计。     

矿井空巷道无线信道特性分析与仿真

随着现代通信技术的快速发展,矿井中通信方式也由原来的有线通信向无线通信转变。随着近些年我国矿产资源的不断开发与利用,建设安全可靠的矿井通信系统成为了矿产高效生产和井下救援的必要措施。根据电磁波在矿井巷道中的传播特征,介绍了经典电磁波传播相关方程及多波模传输理论。为了简化巷道模型,重点分析了空矩形矿井巷道中的电磁波传播形式,并对巷道中存在的倾斜损耗、粗糙损耗等相关损耗进行了分析,最后通过MATLAB仿真分析,选择矿井巷道中适合电磁波传输的最佳频率段。     

巷道中电磁波传播衰减影响因素研究

水汽、粉尘及湿润的巷道壁均会衰减巷道内电磁波的传播。水汽的影响在频率不太高时可忽略;巷道壁潮湿的影响显著,且与电磁波的频率和模式有关。粉尘使电磁波的衰减随频率的增加而增加。     

空拱形巷道中电磁波的传输特性

分析了电磁波在空拱形巷道中的传输特性。运用波导理论并结合数值计算法推导出巷道内的衰减率计算公式。对传输频率、巷道横截面以及围岩介质电参数对电磁波传输衰减率的影响做了软件仿真。结果表明:在300～3000MHz特高频段,工作频率越高衰减越小,巷道横截面积越大衰减率越小,围岩介质的相对介电常数越大,衰减越大,且介电常数的变化对垂直极化波的影响大于水平极化波,围岩介质的电导率对衰减的影响不大,可忽略不计。     

空拱形巷道中电磁波的传输特性

分析了电磁波在空拱形巷道中的传输特性。运用波导理论并结合数值计算法推导出巷道内的衰减率计算公式。对传输频率、巷道横截面以及围岩介质电参数对电磁波传输衰减率的影响做了软件仿真。结果表明:在300～3000MHz特高频段,工作频率越高衰减越小,巷道横截面积越大衰减率越小,围岩介质的相对介电常数越大,衰减越大,且介电常数的变化对垂直极化波的影响大于水平极化波,围岩介质的电导率对衰减的影响不大,可忽略不计。     

矩形隧道中金属锚杆对电磁波截止频率的影响

矩形隧道中锚杆支护的存在将改变隧道的形状和尺寸,从而影响电磁波截止频率。采用有限元方法分别计算了无锚杆支护、两帮锚杆支护 顶板锚杆支护、只有顶板锚杆支护和两帮锚杆支护情况下隧道中电磁波的截止频率。     

矩形巷道中对称振子天线辐射特性的研究

建立了分析煤矿井下巷道内对称振子天线的积分方程,计算分析了矩形巷道中对称振子天线的辐射场模式,给出了传输模式的归一化传输功率分布。计算结果表明：矩形巷道中含有对称振子天线时,电磁波是多模传输的,无论天线处于巷道的什么位置,TE模的总功率均占80%以上,且TE模的功率最大模式的指数变化不大。     

矩形巷道导波特性的等效传输线法分析

运用电磁理论和传输线理论,将场和路的分析方法结合起来,建立矩形巷道的等效传输线模型,简化了计算过程,为电路仿真奠定了基础.作为计算实例,对电场水平极化(1,1)模的RLCG分布参数进行计算,获得的结论具有一般性,分析方法可用于其它模式电磁波.通过衰减率的计算,得到与模式匹配理论分析相一致的结果,验证了等效传输线法的有效性.     

煤矿井下有限空间无线信道特性研究

为了研究煤矿井下无线电波在信道内的传播特性及影响,基于矩形隧道传播模型分析了不同极化方式下电磁波的衰减特性的近似解。在理论分析的基础上对一个模拟矩形矿井巷道内电磁波的衰减特性进行了仿真。根据结果可知,随着巷道距离的增加电磁波存在严重的快衰落现象。在近距离处场强的增幅很大,变化趋势很大,随着距离的增加,场强衰减变缓。这些结论为矿井无线救援通信技术提供了理论支持。     

电雷管电磁场中差模响应特性

提出了电雷管电磁场中差模响应特性研究方法。利用传输线理论,建立煤矿许用电雷管简化物理模型,计算不同介质条件下电雷管分布参数,分析研究10 kHz~20 GHz电磁波传播过程、雷管阻抗变化规律;采用Ansoft HFSS电磁场仿真软件与电雷管响应分析结果对比,具有较好的一致性;基于阻抗特性分析结果,建立电雷管不同端面电动势和电流计算方法;基于相同输入条件下的温度变化,形成电雷管输入与桥丝响应的关系。计算分析和仿真结果表明,电雷管在电磁场中敏感频率并不惟一,建立的分析方法是雷管与电磁波理论的紧密结合,为电雷管电磁兼容性分析和设计提供数值分析方法。     

EL型电力机车主电路的保护

为了保证电力机车可靠工作,防止电气设备在不正常情况下受到不应有的损害,在电力机车主电路内通常设有一糸列的保护装置,它们能在主线路发生故障时自动动作,迅速切断相应的电路,从而防止故障扩大,避免设备受到严重的损伤。     

矿井不同位置信源无线电波传播特性研究

为了研究信源处于矿井不同位置时对电磁波传播特性的影响,基于矩形隧道传播模型分析了不同极化方式电磁波的衰减特性的近似解。在理论分析的基础上对1个模拟矩形矿井的不同信源位置的传播特性进行了仿真,根据结果可知在矿井宽度大于高度的情况下,对于任意位置的信源,其水平极化电磁波传播的衰减率始终大于垂直极化电磁波,在距离发射源30~50 m内电波的衰减相对较快,然后逐渐趋于平缓。当信号源越靠近矿井壁,传播模式越复杂,衰减率越大,而在矿井中央,电磁波的衰减率最小,上述结论为矿井无线救援通信技术提供了理论支持。     

直接转矩控制在矿用电机车交流传动上的应用

针对矿用电动机电气传动装置的特点,提出了将基于直接转矩控制策略的变频调速系统技术应用到矿用电机车电气传动控制系统上,简要介绍了直接转矩控制方案,并应用TMS320F2407组建了实验系统。实验结果证明,该控制方案具有转矩脉动小,逆变器开关频率固定,电流谐波分量小,系统在额定负载范围内有较强的自动调节能力,基本满足了矿用电机车的驱动要求。     

煤矿井下无线电噪声的研究

分析了矿井噪声系数的预测方法,针对煤矿井下供电的特点,提出了通过测量电场强度来计算得到环境噪声系数的方法,在不同的巷道环境得出关于噪声系数的预测方程。研究结果表明：井下输电线路对井下噪声系数基本没有影响,井下空巷道与只有输电电缆巷道的噪声系数随频率变化基本一致;蓄电池机车通过时对噪声系数影响较小;变频器噪声系数起伏较大...     

盾构后配套电控系统的研制和应用

地铁施工中以带式输送机连续运土为特征的盾构后配套代替电机车土箱运土的断续运输,是一项隧道施工中的新技术,新工艺。本文就地铁后配套系统的研制和应用进行介绍。