一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型技术方案

一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型，主要由电极板、采集系统和发射板三个部分组成，能够基于现实中施工现场需要，改变其中相应的参数，利用简单易行的模型模拟出施工现场的复杂情况，根据实验数据进行作图、分析等方式，加以对比，进行施工现场的情况进行推断，确定地下情况，减少了现场施工的诸多麻烦，在建造地下空间或者地基时，遇到地下水难以彻底抽尽的问题，能够快速找到渗水的位置，减少不必要的地下幕墙工程，降低施工难度。

A low resistance detection array for underground detection system

【技术实现步骤摘要】
一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型
本专利技术属于地下探测、地球物理领域，尤其涉及一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型。
技术介绍
现有高密度电法仪的测量方式，针对某一地点进行深度测量，由两个发射两个接收电极组成，可以测量其电位、电流信息，计算出该位置的电阻率，自然电位等信息，也可以整体移动测量收发装置，测量某一深度的剖面信息，该仪器的不足之处，测量参数需要不断跟随实际情况调整，仪器移动比较麻烦，探测结果有一定的偶然性，电极数量少，获得的数据有限。多同性源电极阵列电阻率的地下工程超前探测方法及系统。该探测系统采用A为供电正极，B为供电负极，测量阵列电极的电势，来进行地下介质信息的提取，需要反复测量来减小偶然误差。阵列电极系成象测井系统，用于地球物理石油测井测量电位梯度信号，计算电阻率剖面成像，进而判断油气水层，但是此专利技术局限性在于每次只能测出一条电阻率曲线，实验实施困难，需要调整许多参数。现有的探测系统，在地下施工建造中，遇到地下水抽不尽的问题，无法确定渗水位置以及地下水体的位置，增加了施工难度。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型，基于现实中施工现场需要，改变其中相应的参数，利用简单易行的模型模拟出施工现场的复杂情况，根据实验数据进行作图、分析等方式，加以对比，进行施工现场的情况进行推断，确定地下情况，减少了现场施工的诸多麻烦，在建造地下空间或者地基时，遇到地下水难以彻底抽尽的问题，能够快速找到渗水的位置，减少不必要的地下幕墙工程，降低施工难度。一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型分为三部分，第一部分为电极板，采用了8*8阵列电极，阵列大小设置为8*8的64个接收电极阵列，并在板上设置出参考电极和发射电极位置，发射电极位置根据实验模型需要进行位置选定，可以在水体中上、下移动，也可以在接收电极板某个水平位置固定，发射电极、接收电极和参考电极本身采用直径3mm铝材质电极，长度为5cm，并用热熔胶棒粘合在电极板上。第二部分采集系统部分由64路电路选8路的选通板和采用STM32设计的8路采集板构成。第三部分为发射板部分，采集板给发射板提供5v启动电源，再由外部主电源提供发射电压，工作时发射板接收到采集提供的信号并产生正向导通，正向关断，反向导通和反向关断的电压信号，输送到电极板的正、负发射电极位置。电极板上将接收电极以阵列形式排开（8*8），间距5cm矩形阵列。发射电极和参考电极可以改变位置，并将所有电极连接到选通板对应的位置，再将发射电极连接到发射板上，再将选通板引出八路选通信号连接到采集板；并且将采集板的GND和选通板的GND连接，发射板发射极一端和采集板的N共地，发射板可由采集板供vcc5电压启动电路，由外接主电源提供给发射板电压，主电源电压大小可调。再将选通板和采集板与上位机电脑相连，有上位机采集软件控制采集开始和采集结束。发射板的开始供电由采集板信号控制。在连接好所有电路以后，打开上位机软件，开启选通板、采集板以及主电源，调整电源电压到需要的电压值，一般供电在0v到8v之间，电压值可以根据实际实验模型进行大小调整，之后开始电位信息采集，所采集数据由上位机自动建立文件夹储存到64个txt文件中，并且由上位机软件计算出每个电极上采集的1600个数据，取平均值存储64个数据到另外一个txt文件。一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型，可以改变相应的正、负以及参考电极相应的位置，获取不同的电位信息，也可以改变模型中水体的电阻率以及局部放置低阻体等，通过控制变量的手段，获取不同的信息，用来对应现实中复杂的地形情况。该探测模型可以比较容易模拟出实际施工现场坑基渗漏的复杂情况，通过模型实验得出的结果和实际现场的数据进行对比，可以更准确的找出地下情况。附图说明图1是本专利技术阵列接收电极排布方式示意图；图2是本专利技术系统整体框架示意图；图3是本专利技术实验初级接收的8个电极作图结果；图4是二维电位等高线模拟图；图5是各板电路部分连接图。具体实施方式下面结合实例附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步详细说明。一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型，可以改变模型的电阻率，用来对应现实施工坑基的复杂状态。也可以改变收、发电极的相对位置，以及异常体的相对位置，对实际情况进行跟准确测量。传统的电极收发系统接收电极数量少，对于地下异常体不容易精确定位。传统高密度电法测深仪器中，接收电极通常排列为以列（和发射电极在一条直线上），本实验模型系统，采用8*8阵列电极，对于地下介质的信息采集更加丰富，定位更加准确，减小误差，模型灵活多变，适应性好，发射电极可以自由移动，放置在阵列电极周围或者中心位置，也可以在水下某一深度放置，电极引出线以行为单位，接入选通电路板。传统电极电法探测装置可以选择测深和剖面模式，测量单一，探测方式复杂，需要不断移动装置，修改探测参数等，本实验模型，可以将装置参数固定，整体移动，不需要修改参数，直接对阵列电极下方的异常介质进行探测，数据量比较充足，测量准确度较高。附图2中由发射板、选通板、采集板和电极板以及主电源组成，加上上位机形成一套独立的水下异常体采集系统模型，改变其中的电压参数或者水下异常体，进行不同的模拟实验，可以高效的进行对施工现场模拟，得出有商用价值的地下信息。附图3为采集到的主电源供电6v，周期为1600ms正向导通，关断，反向导通，关断的周期电压信号，图中显示阵列电极的第一列数据波形情况。附图4利用matlab软件，对电位二维信息分布进行的迭代，由高斯迭代算法计算出，单边供电100v时的二维点位分布图，分别为立体等高图，和二维图。发射信号电压值、周期以及发射电极的大小尺寸等可以调整，多组实验结果进行模拟实验。64个接收电极依次连接在选通电路板上，再有选通电路板连接八路采集板，进行和上位机通讯，实时采集传输电位信号，发射电极连接在发射板上，由采集板提供开关信号，控制发射板发射周期性电位信号，每一个完整周期数据采集，可储存十万数据，利用计算机的数据处理能力得出相应的图像结果。根据有限差分迭代算法，可以理论计算出，在均匀介质中阵列电极的二维平面剖面电位分布的等高线。用于和实验模型结果进行对比分析。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型，其特征在于：第一部分为电极，阵列大小设置为8*8的64个接收电极阵列，并在板上设置出参考电极和发射电极位置，发射电极、接收电极和参考电极本身采用直径3mm铝材质电极，长度为5cm，并用热熔胶棒粘合在电极板上；/n第二部分采集系统部分由64路电路选8路的选通板和采用STM32设计的8路采集板构成；/n第三部分为发射板部分，采集板给发射板提供5v启动电源，再由外部主电源提供发射电压，工作时发射板接收到采集板提供的信号并产生正向导通，正向关断，反向导通和反向关断的电压信号，输送到电极板的正、负发射电极位置；/n电极板上将接收电极以8*8阵列形式排开，间距5cm矩形阵列；发射电极和参考电极可以改变位置，将所有电极连接到选通板对应的位置，再将发射电极连接到发射板上，将选通板引出八路选通信号连接到采集板；并且将采集板的GND和选通板的GND连接，发射板发射极一端和采集板的N共地，发射板可由采集板供vcc5电压启动电路，再由外接主电源提供给发射板电压，主电源电压大小可调；再将选通板和采集板与上位机电脑相连，有上位机采集软件控制采集开始和采集结束；发射板的开始供电由采集板信号控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型，其特征在于：第一部分为电极，阵列大小设置为8*8的64个接收电极阵列，并在板上设置出参考电极和发射电极位置，发射电极、接收电极和参考电极本身采用直径3mm铝材质电极，长度为5cm，并用热熔胶棒粘合在电极板上；
第二部分采集系统部分由64路电路选8路的选通板和采用STM32设计的8路采集板构成；
第三部分为发射板部分，采集板给发射板提供5v启动电源，再由外部主电源提供发射电压，工作时发射板接收到采集板提供的信号并产生正向导通，正向关断，反向导通和反向关断的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈建国，钱冬冬，
申请(专利权)人：天津大学青岛海洋技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37