一种全通道梯度测量的电法勘探仪器系统

技术领域

本发明涉及电法勘探技术领域，具体涉及一种全通道梯度测量的电法勘探仪器系统。

背景技术

直流电法勘探是利用不同介质导电性差异为物性基础的电阻率勘探方法。此法的数据采集方法是：通过两个电极(A和B)给大地供一个直流电压，在大地就形成一个直流电场，然后通过其它电极测量这个直流电场中各点间的电压差，可以是测一个电压差(M和N)，也可以是测数个电压差，这就采到了一个或数个数据，然后将一个或两个供电电极移动一个位置，再给大地供电，形成新的电场，然后再测量一个或数个电压差，又得到一个或数个数据；如此重复，就得到很多数据；将这些数据合并计算就可得出地下的地质构造。

现有的分布式直流电法设备一般在一次AB供电时，只能采集一个电压数据(MN)，既称为单通道采集，这样的数据采集的效率极低。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种全通道梯度测量的电法勘探仪器系统，包括：主机和多个子机；

所述主机与电脑连接，用于提供A，B点之间的高压供电和控制多个子机同时完成所述MN电机的全通道梯度电压测量，以及命令某两个子机分别将A，B高压的两端分别接到此两个子机的电极上；

所述子机依次串联，且串联后的最外侧的一子机的一端与所述主机连接，所述的每个子机根据主机命令用于实际控制A或B高压是否从此子机的电极输出，在两个子机的电极将A，B高压接出后，所述主机开始给AB供电，并命令所有子机同时采集某子机上的电极与其上一个相邻子机上的电极之间的电压，实现采集所有相邻子机的电极间的电压，即同时利用了所有子机完成全通道梯度电压测量，然后将数据发给电脑，即完成一次AB数据采集；

通过改变A或/和B电极的位置，重复上述数据采集过程，可完成直流电法的数据采集。

进一步地，所述主机包括：微控制器控制模块、通讯模块、AB高压输入接口、高压开关控制模块及高压电流测量模块和接线插口；

所述微控制器控制模块分别与所述通讯模块、高压开关控制模块及高压电流测量模块相连；

所述AB高压输入接口与所述高压开关控制模块连接；

所述高压开关控制模块与高压电流测量模块连接；

所述通讯模块和高压电流测量模块分别与所述接线插口连接；

所述主机与所述串联后的子机通过所述接线插口连接。

进一步地，所述微控制器控制模块的型号为STM32序列微控制器，所述微控制器控制模块用于控制AB高压的正向和反向的输出，以及测量AB高压输出电流和控制子机的工作。

进一步地，所述通讯模块为RS485通讯电路，所述高压开关控制模块通过MOSFET开关电路来实现控制过程，所述电流测量模块通过电流测量原理加ADC技术实现测量过程。

进一步地，多个所述子机通过电缆依次串联在一起；

串联后的最外侧的一个子机的一端与主机连接，每个所述子机上均连接有一个电极。

进一步地，所述子机包括：子机微控制器控制模块，以及分别与所述子机微控制器控制模块连接的子机通讯电路、电压测量电路、高压AB输出选择和电极接入控制电路；

所述电压测量电路还与所述高压AB输出选择和电极接入控制电路连接；

任一子机的所述电压测量电路还与上一个子机的高压AB输出选择和电极接入控制电路连接，

每个所述子机上的电极与所述高压AB输出选择和电极接入控制电路连接。

进一步地，所述接线插口包括：将主机和子机对应接线口连接的，A电极线，B电极线，电源线+，电源线-，通讯线+，通讯线-。

本发明的有益效果：

在每次AB供电时，可利用所有其它电极来测量MN电压，形成所称的全通道采集模式，从而充分的利用了所有电极来实现大量的电压数据采集，极大的提高了数据采集效率，从而更准确的反映地下勘探目标体的准确范围和位置，大幅度减小勘探盲区；梯度测量方式只测量相邻子机的电极(MN)间的电压，这样可大大减少此电压信号在长距离传输中的干扰，可提高MN电压的测量精度。然后可用电场的原理可推算出其它电极间的MN电压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的主机与数个子机连接的总示意图；

图2是本发明提供的主机框架示意图；

图3是本发明提供的子机框架示意图；

图4是本发明提供的在子机上高压AB输出选择和电极接入控制电路连接示意图；

图5是本发明提供的测量流程框架示意图。

附图标记：

1为微控制器控制模块，2为通讯模块，3为AB高压输入接口，4为高压开关控制模块，5为高压电流测量模块，6为接线插口，7为子机微控制器控制模块，8为子机通讯电路，9为电压测量电路，10为高压AB输出选择和电极接入控制电路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1至图5，一种全通道梯度测量的电法勘探仪器系统，包括：主机和多个子机；

所述主机与电脑连接，用于提供A，B点之间的高压供电和控制多个子机同时完成所有MN电机的全通道梯度电压测量，以及及命令某两个子机分别将A，B高压的两端分别接到此两个子机的电极上；

所述子机依次串联，且串联后的最外侧的一子机的一端与所述主机连接，其中，主机通过通讯线和所有子机连接；所述的每个子机根据主机命令用于实际控制A或B高压是否从此子机的电极输出，在两个子机的电极将A，B高压接出后，所述主机开始给AB供电，并命令所有子机同时采集某子机上的电极与其上一个相邻子机上的电极之间的电压，实现采集所有相邻子机的电极间的电压，即，同时利用了所有子机完成全通道梯度电压测量，然后将数据发给电脑，这样就完成一次AB数据采集；

通过改变A或/和B电极的位置，重复上述采集过程，这样就完成了直流电法的数据采集。

其中，每个子机接收到主机发出的命令后，决定是参与AB供电还是MN电压采集，实施自己的任务。

本申请主要发明点在于，现有的分布式直流电法设备一般只能在一次AB供电时，采集一个电压数据(MN)，这样的采集效率及低，本方案通过一次AB供电，采集数个(例如20个，即，多通道采集，)电压数据，效率可提高20倍。

另外，本方案采集的MN电压都是相邻子机上的电极上的电压，此梯度测量方式只测量相邻子机的电极(MN)间的电压，这样可大大减少此电压信号在长距离传输中的干扰，可提高MN电压的测量精度。然后可用电场的原理可推算出其它电极间的MN电压。

例如，使用了100个电极，在一次AB供电时，此系统可采集至少95个相邻电极间的电压数据，这是现有单通道方法的95倍，同时也是本方案可能采集到的电压数据的上限。

另外，下面所讨论的基本上都是针对给AB供一次电时的数据采集过程。给AB供多次电的情况只是供一次电的采集过程的重复(只是AB电极位置有所不同)。

本方案的全通道梯度电压数据采集(即一次AB点电极供电，可以采集除AB电极外，其他所有电极相邻间的所有电压)从而实现大量的电压数据采集，准确的反映地下勘探目标体的准确范围和位置，大幅度减小勘探盲区。

在一些实施例中，所述主机包括：微控制器控制模块1、通讯模块2、AB高压输入接口3、高压开关控制模块4及高压电流测量模块5和接线插口6；

所述微控制器控制模块1分别与所述通讯模块2、高压开关控制模块4及高压电流测量模块5和AB高压输入接口连接3；

所述AB高压输入接口3与所述高压开关控制模块4连接；

所述高压开关控制模块4与高压电流测量模块5连接；

所述通讯模块2和高压电流测量模块5分别与所述接线插口连接6；

所述主机与所述串联后的子机通过所述接线插口连接6。

其中，主机还包括：低压(12VDC或24VDC)电源，所述低压(12VDC或24VDC)电源与所述AB高压输入接口和所述接线插口与主机连接。

在一些实施例中，所述微控制器控制模块1的型号为STM32序列微控制器，所述微控制器控制模块1用于控制AB高压的开关和正向或反向的输出，以及测量AB高压输出电流和控制子机的工作。

在一些实施例中，所述通讯模块2为通用RS485通讯电路，所述高压开关控制模块4通过MOSFET开关电路实现控制过程，所述电流测量模块5通过通用的电流测量原理加ADC技术实现测量过程。

电流测量模块是用于通过给子机AB供电电极供入高电压，经过AB之间的大地形成回路时，测量此电流值。

在一些实施例中，多个所述子机通过电缆依次串联在一起；

串联后的最外侧的一个子机的一端与主机连接，每个所述子机上均连接有一个电极。

在一些实施例中，所述子机包括：子机微控制器控制模块7，以及分别与所述子机微控制器控制模块7连接的子机通讯电路8、电压测量电路9、高压AB输出选择和电极接入控制电路10；。

所述电压测量电路9还与所述高压AB输出选择和电极接入控制电路10连接；

任一子机的所述电压测量电路还与上一个子机的高压AB输出选择和电极接入控制电路10连接，

每个所述子机上的电极与所述高压AB输出选择和电极接入控制电路10连接。

其中，子机微控制器控制模块7同样是使用了通用的STM32序列微控制器，子机通讯电路8使用的是RS485模块、电压测量电路9使用的是ADS131ADC模块，高压AB输出选择和电极接入控制电路10用了两个继电器来实现，其电路连接可参见图4。

在一些实施例中，所述接线插口6包括：将主机和子机，及子机和子机对应接线口连接的，A电极线，B电极线，电源线+，电源线-，通讯线+，通讯线-。

本申请提供的全通道梯度测量的电法勘探仪器系统，使用时，电脑与主机连接，主机连接N个子机，子机之间串联连接，每一个子机连接一个电极；

电脑采集程序控制主机，主机发出接通AB电极和数据采集命令，所有子机(对各个子机进行编号)根据主机发出的命令接通AB电极和完成各自的数据采集任务；

完成一次供电采集的命令后，接着完成下次的采集命令，重复进行。

其中，完整的一次采集命令如下：

选择两个子机的电极给大地供电，然后采集所有其他相邻子机的电极间的电压。

例如：如有84个子机，用1号和10号子机做AB供电，同时采集2号和3号、3号和4号、…，7号和8号，8号和9号，11号和12号，......83号和84号子机之间的电压，即一次供电可采集到81个相邻子机之间的电压。

此系统可实现全通道梯度电压数据采集，采集的数据密度很大，其数据量可达到现有单通道分布式高密度电法勘探仪器的60-100倍，从而可以解决现有高密度勘探目标体不准确有大面积盲区的不足。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。