[发明专利]一种基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统

权利要求书

1.一种基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统，其特征在于，包括：旋转切换式电极扫描装置和数据采集及仪器控制部分；

所述旋转切换式电极扫描装置包括：伺服电机(1)、转芯(2)、换向滑环(3)、一个或多个固定电极组(4)、与固定电极组对应的动电刷(5)、辅助电路及电源(15)；所述转芯(2)与伺服电机(1)的转子固连，所述换向滑环(3)的定子端固定于支撑件上，转子端与转芯(2)固连，所述固定电极组(4)由多个围绕转芯(2)径向等角度、均匀排列的固定电极及引出导线组成，封装于外侧绝缘透明圆环内，该圆环固定于支撑件上，所述动电刷(5)由相邻的四个电极及引出导线组成，四个电极排列方式与固定电极组(4)的排列方式相同，封装于内侧绝缘透明圆环内，该圆环固定于转芯(2)；

所述数据采集及仪器控制部分包括：数据采集模块、仪器控制模块和计算机(9)；

被测对象(6)的不同高度埋设测试电极(13)，所述旋转切换式电极扫描装置中固定电极组(4)引出导线与测试电极(13)按序连接，动电刷(5)引出导线与换向滑环(3)转子端连接，并由定子端接出与辅助电路相连，随着转芯(2)的转动，动电刷(5)触头与固定电极组(4)触头依次接触、脱离，在伺服电机(1)转动下，形成闭合、开启的切换开关；

根据动电刷(5)的接线方式不同，实现四极法和二极法测试土体动态电阻率场的功能，在伺服电机(1)不同转速下，实现对土体的不同扫描频率测试，辅助电路中，根据电路输入的激励电源信号类型，系统实现不同幅值、频率、波形测试功能，仪器控制模块判断并控制动电刷(5)的测试位置，数据采集模块定时分通道采集动电刷间测试信号。

2.根据权利要求1所述的基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统，其特征在于：所述辅助电路包括多组可调节电桥(7)、高精度电阻、信号发生器(8)；所述信号发生器(8)为电桥提供不同类型、不同频率、不同幅值的激励电源信号电源。

3.根据权利要求2所述的基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统，其特征在于：所述数据采集模块包括数据采集程序、数据采集卡(10)、信号调理器(11)；所述信号调理器(11)接收辅助电路信号，调节后传至数据采集卡(10)由数据采集程序完成采集。

4.根据权利要求3所述的基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统，其特征在于：所述仪器控制模块包括仪器控制程序和信号转换器(12)；控制伺服电机(1)的转速、判断并给定动电刷(5)初始位置。

5.根据权利要求4所述的基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统，其特征在于：当采用四极法测试土体动态电阻率场，所述动电刷(5)的四个电极分别与正电源电路、高电位数据采集电路、低电位数据采集电路和负电源电路连接，四个动电刷电极随着转芯(2)转动并与固定电极组(4)相接触，接触过程中，相接触的四个固定电极依次充当正电源电路、高电位数据采集电路、低电位数据采集电路和负电源电路，随着动电刷(5)的转动，四个动电刷电极分别与下一个固定电极接触，此时，原接触的动电刷功能发生变化，原固定电极中充当正电源电路电极断开，原固定电极中充当高电位数据采集电路的电极变为正电源电路，原固定电极中充当低电位数据采集电路的电极变为高电位数据采集电路，原固定电极中充当负电源的电极变为低电位数据采集电路，动电刷中充当负电源电路的电刷按旋转方向与下一个固定电极接触，该固定电极充当负电源电路，依此规律，四个动电刷电极以一定的频率及转动方向依次与固定电极相接触，固定电极依次变换功能；

外侧两个动电刷所接的正、负电源闭合电路中接入电流传感器(14)，所述电流传感器(14)接入信号调理器(11)，经调理后的电流信号接入数据采集卡(10)，通过计算机(9)及数据采集程序完成电流信号采集；内侧两个动电刷接入信号调理器(11)，经调理后的电压信号传输至数据采集卡(10)，通过计算机及数据采集程序采集并计算出内侧两个动电刷之间电位差。

6.根据权利要求5所述的基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统，其特征在于：当采用二极法测试土体动态电阻率场，中间两个动电刷(5)分别连接可调节电桥(7)两端，辅助电路的电源端接入信号发生器(8)，动电刷和固定电极相接触，随着动电刷的旋转固定电极按顺序依次充当为电源正极，电源负极，可调节电桥(7)连接信号调理器(11)，经调理的电压信号传输至数据采集卡(10)，通过计算机及数据采集程序采集。