天然电场探测用电缆探针组件制造技术

本发明专利技术公开了一种天然电场探测用电缆探针组件，包括首端电连接件1、电缆本体2、尾端电连接件3、探针电连接件4、探针5和终端匹配器6；该电缆探针组件每段具有类型编码，可多段有序连接，其首端电连接件1用于连接探测装置或上一段电缆探针组、尾端电连接件3用于连接下一段电缆探针组或终端匹配器6，对所有连接探针、电缆具有自检功能。本发明专利技术能将探测区域内的天然电场信息进行集中收集，将信息传送给探测装置进行处理分析，有效的解决了传统物探工程中测线布置工程量大、探测效率低的问题，并减少了探测数据的时空差异、提高了收集信息的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于天然电场探测的电缆探针组件，采用分段式电缆探针结构，可多段有序连接使用，且对所有连接探针、电缆具有自检功能。
技术介绍
天然电场探测是指以地球自身交变电磁场作为场源，测量其交变电磁场通过不同介质在地表产生的电场分量，并对测量信号进行特征提取与分析，以研究探测区域内地质构造的地球物理勘探方法。地壳由不同的岩石、矿体以及各种地质构造所组成，它们具有不同的导电性、导磁性、介电性和电化学特性。天然电场探测就是利用这些不同特性对采集的信号以此来研究地质特征。与其他类型的电法勘探相比，此法操作简单、成本较低、精确度较高，被广泛应用于寻找金属、非金属矿床、勘查地下水资源和能源、解决某些工程地质及深部地质问题等，是一种十分有效的地球物理勘探方法。现有的天然电场探测中，一般是“探针+电缆+仪器”探测方式，探测仪器通过探测电缆与探针相连以接收探针获得的地表每个测点的电磁场信息，每个测点信息的获取至少需要2根探针，通常称探针与探针之间的距离为“极距”、测点与测点之间的距离为“点距”，极距大小取决于勘查纵深范围要求，而点距大小决定了勘查的平面精度。现有方法的实际探测工程中，为得到满足要求的极距和点距，需频繁移动探针或布置大量的探针和探测电缆（或探针与仪器的连接线），存在以下不足：（1）效率低对于仅配2根探针的仪器，采集一个测点的数据只需几秒到几分钟的时间（因探测深度不同而不同），而移动探针并布置好一个测点往往需要几十分钟；（2）工程量大对于配置多探针的仪器，每探针在满足极距和点距要求的同时还需布置一根与仪器的连接线，布线繁琐且工程量大；（3）抗干扰能力差现有的探测方式中，仪器与探针的连接大都采用普通导线，易受探测环境的电磁干扰而导致探测数据无效；（4）探测数据的时空差异大现有探测方式需逐个测点进行数据采集，测点之间采集数据的起始时刻相隔较长，造成各测点数据取样时的时空条件不一，增加了后续数据分析与解释的困难；（5）无连接自检功能在现有的探测中，探针是否与探测电缆连接、探测电缆是否开路？仪器全然不知，导致了探测过程中存在许多的不确定性因素。天然电场探测方式的特殊性、探测环境的复杂性以及成本控制对探针、电缆的性能都有较为严格的要求：探针必须对于电磁场信号十分灵敏，能准确获得有效信号，同时必须具有优良的抗干扰性以获得真实信号；电缆必须方便易携带，在实际使用当中操作简单，且必须符合成本控制的要求，有较高的性价比；探针、电缆的优良与否对于电磁波信号的优良与否具有十分重要的意义。基于现有探测方式的探针、电缆多为一线一探针形式，探测效率较低，且携带不便、布线方式较为复杂、抗干扰性能较差，难以满足探测装置日益提高的性能要求。因此，开发一种能够适用各种探测环境、布线灵活、抗干扰性强的电缆探针组很有必要。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术的目的是提供一种用于天然电场探测的电缆探针组件，它采用分段式电缆探针结构、连接探针与探测仪器，可多段有序连接使用，且对所有连接探针、电缆具有自检功能；其结构简单且便于携带，并具有较强的抗干扰性，与配套的探测装置连接使用能获得较真实的电磁波信号。为了实现上述目的，开发了一种用于天然电场探测的布线灵活分段式电缆探针组件。该电缆包括首端电连接件、电缆本体、尾端电连接件、探针电连接件、探针和终端匹配器，所述首端电连接件通过电缆本体与尾端电连接件相连接，探针通过探针电连接件与电缆本体相连接，首端电连接件用于连接探测装置或上一段电缆探针组件，尾端电连接件用于连接下一段电缆探针组件或终端匹配器，每段电缆均匀分布相距为D的8个探针电连接件，首探针与首端电连接件的距离为t米，尾探针与尾端电连接件的距离为D-t米，该电缆探针组件每段具有类型编码，可多段有序连接使用。为实现结构优化和较为理想的使用性能，其进步一步的措施是：所述的首端电连接件为一个12芯的航空插头，用于连接探测装置或上一段电缆探针连接组件。所述的电缆本体（2）为20芯双层屏蔽电缆，包括内层线芯（2-1）、空隙填充物（2-2）、内屏蔽层（2-3）、内隔离层（2-4）、外层线芯（2-5）、外隔离层（2-6）、总屏蔽层（2-7）、外护套（2-8）；由7根内层线芯（2-1）与空隙填充物（2-2）经内屏蔽层（2-3）编织后绕包内隔离层（2-4），其外均匀分布13根外层线芯（2-5）后绕包外隔离层（2-6），再由总屏蔽层（2-7）编织后挤压外护套（2-8）而成。所述的尾端电连接件（3）为一圆柱体，包括电缆接入口（4-1）、底座（4-2）、上盖（4-3）、控制电路板（4-5）、航空插座（4-7），所述电缆本体（2）经电缆接入口（4-1）与控制电路板（4-5）、航空插座（4-7）连接，航空插座（4-7）用于连接下一段电缆探针组件或终端匹配器（6），控制电路板（4-5）在探测装置串行控制下实现探针选择与类型编码输出。所述的控制电路板（4-5）包括8位串入并出移位寄存器IC1、8位并入串出移位寄存器IC2、8选1模拟开关IC3和IC4、8位拨动开关SW1、8个二极管D1～D8和8个电阻R1～R8，通过IC1移出选通控制码到IC3和IC4决定本段电缆的探针选择，电阻R1～R8和拨动开关SW1设置本段电缆的类型编码通过IC2移出，二极管D1～D8与本段电缆上8个探针电连接件内的二极管一起用于限幅探针输入信号以保护内部电路。所述的探针电连接件（4）包括金属质上盖、绝缘材料下盖两部分，所述电缆本体（2）从上盖的电缆过孔（5-5）穿过并由两个电缆固定件将其固定于内螺纹（5-6）处、电缆外屏蔽连接并用螺钉固定于上盖内螺纹（5-7）、内屏蔽层（2-3）和一外层线芯（2-5）连线至探针检测电路板（5-2）的G端和A端，所述探针（5）由下盖的探针旋入螺孔（5-1）旋入并短接探针检测电路板（5-2）上的两弹性触点。所述的探针检测电路板（5-2）包括磁珠Z1、弹性触点SW2、电容C1和二极管D9，弹性触点SW2检测探针连接状态并导入信号到磁珠Z1，磁珠Z1抑制高频干扰并连接信号到A端，二极管D9与尾端电连接件内控制电路板的二极管一起用于探针输入信号的限幅与保护，电容C1在探测时起滤波作用。所述的探针（5）为一具有良导电性的金属材质细杆，上端部分的螺纹接头（7-1）用于与探针电连接件（4）相连，下端部分的圆锥体（7-3）可使探测杆插入泥土更为容易，中间（7-2）为细长圆柱体。所述的终端匹配器（6）包括电容C2、C3、C4、C5和电阻R9、R10、R11，电容C2、C5用作电源退耦，C3、C4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然电场探测用电缆探针组件，包括首端电连接件（1）、电缆本体（2）、尾端电连接件（3）、探针电连接件（4）、探针（5）和终端匹配器（6），其特征在于所述首端电连接件（1）用于连接探测装置或上一段电缆探针组件并通过电缆本体（2）与用于连接下一段电缆探针组件或终端匹配器（6）的尾端电连接件（3）相连接，探针（5）通过探针电连接件（4）与电缆本体（2）相连接，每段电缆上均匀分布相距为D的8个探针电连接件（4），首探针与首端电连接件（1）的距离为t米，尾探针与尾端电连接件（3）的距离为D‑t米，该电缆探针组件每段具有类型编码，可多段有序连接使用。

【技术特征摘要】
1.一种天然电场探测用电缆探针组件，包括首端电连接件（1）、电缆本体（2）、尾端电连
接件（3）、探针电连接件（4）、探针（5）和终端匹配器（6），其特征在于所述首端电连接件（1）
用于连接探测装置或上一段电缆探针组件并通过电缆本体（2）与用于连接下一段电缆探针
组件或终端匹配器（6）的尾端电连接件（3）相连接，探针（5）通过探针电连接件（4）与电缆本
体（2）相连接，每段电缆上均匀分布相距为D的8个探针电连接件（4），首探针与首端电连接
件（1）的距离为t米，尾探针与尾端电连接件（3）的距离为D-t米，该电缆探针组件每段具有
类型编码，可多段有序连接使用。
2.根据权利要求1所述的天然电场探测用电缆探针组件，其特征在于所述的首端电连
接件（1）为一个12芯的航空插头，用于连接探测装置或上一段电缆探针连接组件。
3.根据权利要求1所述的天然电场探测用电缆探针组件，其特征在于所述的电缆本体
（2）为20芯双层屏蔽电缆，包括内层线芯（2-1）、空隙填充物（2-2）、内屏蔽层（2-3）、内隔离
层（2-4）、外层线芯（2-5）、外隔离层（2-6）、总屏蔽层（2-7）、外护套（2-8）；由7根内层线芯
（2-1）与空隙填充物（2-2）经内屏蔽层（2-3）编织后绕包内隔离层（2-4），其外均匀分布13根
外层线芯（2-5）后绕包外隔离层（2-6），再由总屏蔽层（2-7）编织后挤压外护套（2-8）而成。
4.根据权利要求1所述的天然电场探测用电缆探针组件，其特征在于所述的尾端电连
接件（3）为一圆柱体，包括电缆接入口（4-1）、底座（4-2）、上盖（4-3）、控制电路板（4-5）、航
空插座（4-7），所述电缆本体（2）经电缆接入口（4-1）与控制电路板（4-5）、航空插座（4-7）连
接，航空插座（4-7）用于连接下一段电缆探针组件或终端匹配器（6），控制电路板（4-5）在探
测装置串行控制下实现探针选择与类型编码输出。
5.根据权利要求4所述的尾端电连接件内控制电路板，其特征在于所述的控制电路板
（4-5）包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄采伦，张小娟，王靖，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43