高密度电法多道转换系统开关设计

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1、第5卷第6期矿产勘查V01．5No．62014年11月MINERALEXPL0RAT10NNovember，2014．．-

2、同Ej密度电法多道转换系统开关设计程辉，付国红，仲光明(湖南科技大学，湘潭411201)摘要为了高密度电法电极转换操作方便快捷设计了该转换开关，具体设计思路是进行分组模块化设计继电器组，利用中央主控单片机模块控制分组继电器组，达到随时扩充继电器组以扩充电极系长度的目的。在设计中对不同电极进行自动控制，主回路中保持直流供电，两个测量点之间的电压差经过信号处理电路之后进行存储，经通讯接口上传至PC机进行后期数据处理。该设计经室内模拟实验与室外实

3、测该设计达到了实际工作要求。关键词电法勘探高密度电阻率法继电器中图分类号：P631．3文献标识码：A文章编号：1674—7801《2014)O6—0910一o41高密度电阻率法原理M一Ⅳ高密度电阻率法采用了三电位电极系，其是将温纳四极、偶极以及微分装置按一定的方式组合后所构成的一种测量系统。该系统在实际测量时，只需要利用电极转换装置将所有电极进行组合即可。三电位电极排列方式有以下几种：温纳四极排列、偶极排列和微分排列。三电位的电极排列方23B’45’67。8式如图1所示。上述几种电极排列方式既可以组合一／、I—(垒—～——使用，也可以单独使用。高密度电阻率法与普

4、通电法不同，主要表现在其不受电极装置和数据采集方0Ix2x3x4x5x6x7x8x式的限制，可以将供电点(A、B)和测量点(、Ⅳ)按x=la=2xN=2一定规则放在任意节点上，且采集到的数据量也比图1三电位的电极排列方式普通电法多得多。这种方法首先确定一对供电电极A、后，然后再确定相应的测量电极、Ⅳ，便可得点之间的电压差AU，其电极转换顺序见表1。到这两个测量点之间的电压差△I4。整条剖面的测量结果可以表示成一种倒三角的2主要硬件电路设计二维断面的电性分布图，如图2所示。以每组继电器设置数为8个进行论述，每个测2．1继电器控制电路设计量点上均包括供电电极(A、B

5、)和测量电极(M、Ⅳ)，按每组8个测量点，每个测量点上有4个电极其目的主要是每一次电极转换后，测量出两个测量【收稿日期]2014—03—14[基金项目】湖南省自然科学基金项目(编号：13JJ3088；14JJ6034)、湖南省科技厅项目(编号：2012TP4023—6；2012TP4023—5)、湖南省自然科学基金湘潭市联合基金项目(编号：12JJ9008)共同资助。[第一作者简介]程辉，男，1976年生，博士，讲师，从事电磁法理论教学工作。91O第5卷第6期程辉等：高密度电法多道转换系统开关设计12345789mnH第一组第一组第一组第一组第一组第二组第二组A

6、膨A肘第二组第三组第三组第三组第四组第四组第五组ⅣMAⅣMⅣ测点2ⅣMⅣ口ⅣⅣ·-·-—-·--·-wI—-—·-·-·—·-·-·-·-·-一IlAⅣI2l2I2口l测点1BⅣ口ⅣBⅣ口ⅣⅣI。‘。‘。。L。一AMN8}laf“I”一11●●●●●●●●●●●●图3继电器控制电路n=22●●●●●●·●●●n=33●●●●●●●保证两个测量点(、Ⅳ)之间的电压差△为正还n=44·●·●是为负，而ADC0832输入电压范围是0～+5V之n=55●间，因此必须保证所输入电压差为正值，所以在数据图2高密度电阻率法测点分布示意图输入A／D前应设计绝对值电路，如图4所示

7、。图中方框内的电路是一个典型的绝对值电路，(A、M、N、B)，每一个电极的闭合都是通过单片机控方框内的电路以U5(OP07)为核心，构成当输入为制继电器实现的，此设计中采用的是干簧管继电器，正时，输出点为负，输入为负时，输出为零的电路结所有的继电器控制电路如图3所示。构。方框外的电路构成了加法器。2．2信号处理电路设计(2)滤波电路设计由于A、两端的供电是信号处理电路主要由绝对值电路、放大电路、低12V直流电，而在测量现场，干扰比较多，因此需要通滤波电路组成。设计一个二阶无源低通滤波电路，如图5所示。(1)绝对值放大电路由于测得数据时，无法在图5的无源低通滤波器

8、中，R，=R：=R，C，=911第5卷第6期程辉等：高密度电法多道转换系统开关设计器，而不是将整条电极系加以报废，从而节省仪器的长春地质学院，1991．[2]白宜诚，杨学顺，肖建平，等．单总线技术在地电场多电极数据维护成本。采集系统中的应用[J]．中南大学学报，2004，35(6)：457—(2)电极转换开关独立于仪器单独使用，虽然462．造成施工过程中附件增多，但在野外恶劣的施工环[3]董浩斌，王传雷．分布式智能化高密度电法测量系统简介[J]．境中方便了仪器检修，提高施工速度。工程地球物理学报，2004，1(2)：50．(3)可通过扩充继电器组的数量达到扩充电

9、极[4]董浩斌，王传雷．