[发明专利]一种大功率人工电位采集系统

权利要求书

1.一种大功率人工电位采集系统，其特征在于：包括大功率发射电路，能产生最高50V的双极性导通电压；64路AD采集电路，采集精度是24位；控制电路，用来控制大功率发射电路产生发射电流信号，并且控制电路的两路控制信号是由64路AD采集电路提供；电极转换开关电路，用来决定不同测量情况下的电极组合方式；模拟滤波电路，用来对初次采集到的模拟电压信号进行滤波降噪；运算放大电路，用来对经过滤波降噪之后的小信号进行放大；64路同步数据接收上位机，用来控制64路AD采集电路的启动和关闭，并且保存64路AD采集电路传输给上位机的信号数据；一台PC机，是64路同步数据接收上位机工作的平台；1个金属棒状发射电极A和1个金属棒状发射电极B以及64个不极化接收电极C1~C32、D1~D32，所有这些电极是按照原点O为电极A、B的中点位置，距离OA和OB都等于33米，相邻2个接收电极之间、原点O与相邻两个接收电极之间以及发射与最近的接收电极之间的距离都等于1米的方式排列在大地上的，其中金属棒状发射电极是用来发射双极性电压信号，接收电极是用来测量并收集地层信息；一台3.3V的稳压电源，用来给大功率发射电路的三极管供电；一台50V的稳压电源，用来给大功率发射电路的IGBT场效应开关管进行供电；USB连接线，用来给64路AD采集电路供电并且在64路AD采集电路和上位机之间传递数据和指令；工程实验所需的电缆。

2.根据权利要求1所述一种大功率人工电位采集系统，其特征在于：电法勘探的物质基础是岩石、矿石具有导电性差异，因此大功率人工电位采集系统就要利用不极化接收电极所测量的电位信息来反映岩石、矿石电阻率，通过大功率发射电路给两个金属棒状发射电极A和B供电，向大地发射电流，电流产生等位线分布，用64路AD采集电路来采集64个不极化接收电极C1~C32、D1~D32的电位信息，进而测量不同区域的电位差和电阻率；

具体测量方法如下：首先，将大功率人工电位采集系统的采集装置连接好，通过电极转换开关电路选择一种电极组合方式和一种极距间隔，从而完成野外数据的第一次采集；然后根据电位公式直接计算出地面任意两点C和D的电位和如下：

…………………………公式1

…………………………公式2

公式1、2中，AC、BC、AD、BD分别为金属棒状发射电极A和B到不极化接收电极C和D点的距离，单位为米；I为电流，单位为安培；为电阻率，单位为；根据两点之间电位差的定义可以推导出C、D两点之间的电位差：

…………公式3

将第一次采集到的数据代入到公式3中即可求出C、D两点之间的电位差；根据公式3还可以得到测定电阻率的公式如下：

……………………公式4

………………………………………公式5

其中K称为几何因素，只与野外的电极几何排列有关，单位为米；

令：…………………………公式6

令： …………………………公式7

O为A、B和C、D的中点，将a、b分别代入公式5中，则有：

………………………公式8

将已知数据a和b代入到公式8中求出对应的几何因素K，进而将求出的K和C、D两点之间的电位差代入到公式4中即可求出对应具体地层信息的电阻率；在第一次采集完数据之后，改变电极组合方式和极距间隔再采集多次按照以上同样的处理方法求解电阻率；最后，将所有求出的电阻率信息输入专用电阻率软件则可以绘制对应地层的地质信息分布图即地电断面图，从而完成对地层地质情况的勘探。