[发明专利]一种渠道泄漏区域快速探测装置及使用方法

权利要求书

1.一种渠道泄漏区域快速探测装置，其特征在于：它包括信号发送系统(1)和信号接收系统(2)两个独立的系统，信号发送系统(1)和信号接收系统(2)分别具有GPS同步接口；信号发送系统(1)包括单片机，以及依次连接的恒流源模块、限流调整模块、负载恒流输出模块、信号输出电极A极和B极，还包括频率信号产生模块即FPGA模块、显示模块、波形记录模块和同步模块；GPS同步接口与同步模块连接；以单片机微型控制器即MCU为中心连接并控制显示模块、连接并控制波形记录模块且同时获取存储器状态、连接并控制同步模块且同时获取同步状态、连接并控制FPGA模块且同时获取FPGA模块状态；FPGA产生的信号序列在进行单极性波形变双极性波形后，交由恒流源模块进行电压跟随、电压-电流转换后形成连续可调的、观测所需的恒定电流源信号，最后由负载限流输出模块将双性极频率信号输出至A极和B极；

信号接收系统(2)包括单片机，以及依次连接的信号输入电极M极和N极、前置放大电路、滤波电路、程控放大电路、模数转换电路即AD、先进先出数据缓存器即FIFO存储器、数字信号处理器即DSP模块，以及通信接口电路、显示接口电路、波形记录模块、同步模块；GPS同步接口与同步模块连接；通信接口电路可与PC机进行通信，显示接口电路连接显示模块监视信号接收系统的工作状态；程控放大电路还与单片机微型控制器即MCU相连接，模数转换电路还与DSP模块相连接，MCU同时还与FIFO存储器、DSP模块、通信接口电路、显示接口电路、波形记录模块、同步模块相连接；

信号发送系统(1)和信号接收系统(2)均安装在水面载体之上；信号输出电极A极和B极与信号输入电极M极和N极均为成对电极；其中，根据渠道的宽度，等间距排有i对信号输入电极M极和N极，M极和N极安装在稳定的且具有相应尺寸的水面载体上，其中i1或i＝1；信号输出电极A极和B极分别位于信号输入电极M极和N极的外侧等间距放置；信号发送系统(1)和信号接收系统(2)及其信号输出电极、信号输入电极均随水面载体按渠道方向移动。

2.一种如权利要求1所述渠道泄漏区域快速探测装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首先完成探测渠道水体、沉积物以及渠道周边土体的电阻率测量工作，从而量化渠道内各介质的电阻率并根据量化指标与探测要求确定信号发送系统的发送频组、信号发送系统和信号接收系统几何尺寸；

(2)将信号发送系统、信号接收系统、信号输出电极、信号输入电极安放并固定到水面载体上，测量出信号输出电极、信号输出电极的几何尺寸；

(3)按几何尺寸计算感因系数，明确传导场与感应场的作用区域；

(4)仪器开机预热15分钟，并完成信号发送系统与信号接收系统同步；

(5)调整信号发送系统可调恒流源的电流值，确保由信号发送系统建立的信号场源相对恒定；

(6)选取已知渠道，根据初步确定的工作参数进行试验性观测工作，通过实验测量结果，修改步骤(1)至步骤(5)工作中各参数值，再次开展试验工作，最终确定各工作参数；

(7)受渠道几何尺寸限制，沿渠道方向进行观测工作，或者垂直渠道方向进行观测。

3.根据权利要求2所述渠道泄漏区域快速探测装置的使用方法，其特征在于：信号发送系统基于逆重复m序列伪随机信号、以组合波形的形式产生7阶4个频组信号：1频组0.01Hz-1Hz；2频组0.1Hz-10Hz；3频组10Hz-100Hz；4频组100Hz-1KHz；其频组可选；工作中根据渠道内液体电阻率参数特征与探测要求进行选择，确定其中一个频组或几个频组序列信号作为工作频组发送和接收。

4.根据权利要求3所述渠道泄漏区域快速探测装置的使用方法，其特征在于：信号发送系统的发送电流在0.1A至10A范围内调节，恒流方式发送编码波形。

5.根据权利要求4所述渠道泄漏区域快速探测装置的使用方法，其特征在于：信号接收系统采用前级放大后，进行时间序列信号的波形采集，由与显示接口电路连接的显示模块进行接收系统工作状态监测；信号接收系统将采集到的波形数据进行实时保存，信号发送系统实时记录发送波形、实时电流信息。