[发明专利]地球物理探测中负载参数的自动测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种感性负载的测量设备及方法，尤其是一种应用于在地质探测 中对负载参数的自动测量装置及测量方法。

背景技术

地球物理方法在地质探测中起到了重要作用，如核磁共振(Magnetic ResonanceSounding,MRS)地下探水、长偏移距瞬变电磁(LongOffset TransientElectromagneticMethod,LOTEM)地下低阻异常探测和可控音频 大地电磁(ControlledSourceAudio-frequencyMagneto-telluric,CSAMT) 探矿等。这些地球物理方法的激励方式分为磁性源激励和电性源激励，其中磁性 源激励的负载是线圈，主要是由电感和电阻串联组成；电性源激励的负载是连接 线和大地电极，由于连接线的作用，也可以等效为电感和电阻的串联。所以，磁 性源激励的负载和电性源激励的负载都可以看作是等效电感和等效电阻的串联， 如图1所示。为了调节或配置探测设备使其满足发射性能要求及确保系统正常稳 定工作，在地质探测设备工作之前，需要详细了解负载的参数。因此，设计一套 适合在地质探测中使用的负载测量装置至关重要。

CN103884920A公开了“手动扫描式电感测量仪及测量方法”，该方法通 过设置激发频率区间和间隔，手动改变激发频率不断发射，利用软件系统根据采 集的电流值绘制一个幅频图，根据最大值点对应的频率算出电感的精确值，虽然 该方法测量精度高及抗干扰能力强，但其测量过程繁琐、测量时间长且效率低； 另外，此方法只能测量负载的等效电感值，而不能测量负载的等效电阻。

CN102621397A公开了“一种电感测量仪”，该方法利用LC谐振电路测 量电感，在测量过程中使用信号发生器与电压表，致使成本高、测量仪体积大， 野外实验携带不方便等缺点，仅适合实验室使用。

另外，市场上也有很多国内外知名仪器测量公司研发的具有测量精度高、抗 干扰能力强的LCR测量仪，但这类LCR测量仪作为通用型号，用在地质探测中 负载特性测量具有成本高、体积大、携带不便等缺点。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种地球物理探测中负载 参数的自动测量装置；

本发明的另一目的就是提供一种地球物理探测中负载参数的自动测量装置 的测量方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

地球物理探测中负载参数的自动测量装置，是由12V/24V蓄电池1、 DC-AC逆变模块2、过流保护模块3、负载接口4、电压电流取样模块5、电压 过零触发电路6、电压幅值采样电路7、电流幅值采样电路8、电流过零触发电 路9、MCU控制电路10和PC上位机11连接构成；其中，12V/24V蓄电池 1经DC-AC逆变模块2与过流保护模块3和电压电流取样模块5连接， 12V/24V蓄电池1经MCU控制电路10与PC上位机11连接，过流保护模块 3经负载接口4与电压电流取样模块5连接，电压电流取样模块5分别与电压 过零触发电路6、电压幅值采样电路7、电流幅值采样电路8和电流过零触发电 路9连接，MCU控制电路10分别与DC-AC逆变模块2、电压过零触发电路6、 电压幅值采样电路7、电流幅值采样电路8和电流过零触发电路9连接。

电压幅值采样电路7是由电压跟随器12、全桥整流电路13、低通滤波器电 路14和ADC转换电路15连接构成；其中电压跟随器12经全桥整流电路13 与低通滤波器电路14连接，全桥整流电路13经低通滤波器电路14与ADC转 换电路15连接。

电流幅值采样电路8是由电压跟随器16、全桥整流电路17、低通滤波器电 路18和ADC转换电路19连接构成；其中电压跟随器16经全桥整流电路17 与低通滤波器电路18连接，全桥整流电路17经低通滤波器电路18与ADC转 换电路19连接。

MCU控制电路10与PC上位机11通过串口连接。

PC上位机11是基于Labview编写的上位机程序，既有调控功能又能显示 测量结果。

地球物理探测中负载参数的自动测量装置的方法，包括以下步骤：

a、将负载连接到负载接口4上，待连接完成后，连接12V/24V蓄电池1， 即上电；

b、使用串口线连接MCU控制电路10与PC上位机11，在PC上位机11 的显示界面上输入频率值和电压幅值，点击输入按钮；