[发明专利]一种大功率人工电位采集系统

说明书

一种大功率人工电位采集系统，包括大功率发射电路，64路AD采集电路，控制电路，电极转换开关电路，模拟滤波电路，运算放大电路，64路同步数据接收上位机，一台PC机，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~D32，一台3.3V的稳压电源，一台50V的稳压电源，USB连接线，工程实验所需的电缆；该系统的电极布设是一次性完成的，这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰，而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量，因而可以获得比较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。

技术领域

本发明属于一种地球物理勘探仪器，尤其涉及一种大功率人工电位采集系统。

背景技术

在以往的地球物理勘探中，自然电位的幅度和特点主要决定于造成自然电场的静自然电位SSP，并且受自然电流I分布的影响。SSP的大小取决于岩性、地层温度、地层水、泥浆中所含离子成分和泥浆滤液电阻率与地层电阻率之比。而自然电场中自然电流I的分布则决定于流经路径中介质的电阻率及地层的厚度和井径的大小。这些因素对自然电位幅度及曲线的形状均有影响。传统的电阻率法是利用一个发射电极一个接收电极的测量组合方式进行勘探，这种方法不可避免的就是时效性很低，无法对大面积地层和剖面进行覆盖式测量，实用性很差，无法解决工程实际问题。因此这就需要一种以人工电位为基础的对地层电阻率不同深度和剖面都可以进行有效探测的新型勘探方法。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供一种大功率人工电位采集系统，可以获得比较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息用于水文、工程和环境地质调查。

一种大功率人工电位采集系统，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。

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：