本发明专利技术公开了一种地电场伪随机三频地电响应测量装置，其包括伪随机三频信号发送机和伪随机双道三频地电场信号采集接收机，所述伪随机三频信号发送机包括单片机系统、驱动器、逆变器、直流高压电源、取样电阻、过流保护电路、电流测量电路、同步电路、频率选择电路，欠压检测电路和声音报警电路；所述伪随机双道三频地电场信号采集接收机由参数完全相同的至少两个三频波信号提取通道和单片机系统组成。利用本发明专利技术进行伪随机三频电法勘探，可大大提高频率域电法勘探的效率，节省能源，降低成本，可同时获得数个通道三个频率的相对相位资料，为发现硫化矿产的激电异常、分辨异常引起的原因和确定异常的性质，提供现有电探方法无法提供的宝贵资料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，尤其是涉及一种地球物理勘查中能同时提供含有三个主频率的电流，同时测量三个主频率的地电响应，包括响应电位差的振幅和相对相位的测量装置及方法。
技术介绍
现有的频率域电法勘探方法，不论是频率域电磁法，还是频率域激电法，采用的供电电流大多只含有一个主频率，例如变频法和奇次谐波法。为了获得不同频率的地电场响应(这意味着不同的探测深度或者不同的地电化学特点)，或者需要改变频率(变频法)，或者因获得的信号太弱而需要提供强大的电流(奇次谐波法)。这两类方案都不利于提高地电场观测的效率和精度，也无法获得相对相位的资料，不能提供分辨矿体和/或非矿的信息。本专利技术者曾经提出过一次同时供、测两个频率地电场响应的双频电法，但其观测效率仍然较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有勘查地球物理电法勘探所使用的地电场供电方式与测量装置的缺陷，提供一种勘探效率高，劳动强度低，节省能源的地电场伪随机三频双通道地电响应测量装置及方法。本专利技术的技术方案如下。本专利技术之地电场伪随机三频地电响应测量装置包括伪随机三频信号发送机和伪随机双道三频地电场信号采集接收机。所述伪随机三频信号发送机包括单片机系统、驱动器、逆变器、直流高压电源、取样电阻、过流保护电路、电流测量电路、同步电路、频率选择电路；优选方案还包括有欠压检测电路和声音报警电路。所述同步电路的输出端连接到单片机系统的中断输入端，频率选择电路的输出端连接到单片机系统的I/O口，单片机系统通过I/O口控制驱动器，驱动器连接到逆变器，直流高压电源与逆变器连接，逆变器的输出端与接线柱A和接线柱B连接。取样电阻与直流高压电源和逆变器连接，取样电阻的输出分两路，一路与过流保护电路连接，另一路与电流测量电路连接，过流保护电路的输出端通过信号线连接到驱动器，并通过另一信号线连接到单片机系统。电路测量电路的输出连接到单片机系统的I/O口。所述欠压检测电路的输出端也连接到单片，机系统的I/O口，单片机系统通过I/O口连接到声音报警电路。所述直流高压电源电压可在20-1000V间(含两个端点)选择，优选200-600V。所述伪随机双道三频地电场信号采集接收机由参数完全相同的至少两个三频波信号提取通道和单片机系统组成，每个信号提取通道由电场传感器、共同通道、低频通道、中频通道、高频通道、A/D转换电路和定时与控制逻辑电路组成，所述电场传感器的输出端连接到共同通道的输入端，共同通道的输出端分别连接到低频通道、中频通道和高频通道的输入端，低频通道、中频通道和高频通道的输出端分别连接到A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端通过I/O接口线再连接到单片机系统，单片机系统通过I/O接口线连接到定时与控制逻辑电路。以下所述为信号提取通道更具体的一种结构。电场传感器的输出端连接到高通滤波电路的输入端，高通滤波电路的输出端连接到前置放大电路的输入端，前置放大电路的输出端连接到低通滤波电路的输入端，中级放大电路的输入端连接到低通滤波电路的输出端，中级放大电路的输出端通过信号线分别连接到低频带通滤波电路、中频带通滤波电路、高频带通滤波电路的输入端；低频带通滤波电路的输出端连接到低频放大器的输入端，低频放大器的输出端连接到低频检波与积分电路的输入端，低频检波与积分电路输出端连接到积分式A/D转换电路的输入端；中频带通滤波电路的输出端连接到中频放大器的输入端，中频放大器的输出端连接到中频检波与积分电路的输入端，中频检波与积分电路输出端连接到积分式A/D转换电路的输入端；高频带通滤波电路的输出端连接到高频放大器的输入端，高频放大器的输出端连接到高频检波与积分电路的输入端，高频检波与积分电路输出端连接到积分式A/D转换电路的输入端；积分式A/D转换电路的输出端连接到单片机系统的输入端，单片机系统40通过I/O接口线连接到定时与控制逻辑电路。共同通道由高通滤波电路、前置放大电路、低通滤波电路、中级放大电路依次串联组成。所述信号提取通道一般为两个，也可以为三个或更多个。以上所述各种电路均可从有关公知电路中选用。测量时宜采用如附图1所示的电流波形作为测量电流波形，使供入地下的电流按图1(a)或(b)所示的波形变化，在数学上，图1(a)所示的波形可写为I0-T/2＜t＜-T/8I(t)＝-I0-T/8＜t＜0 (1)I00＜t＜T/8-I0T/8＜t＜T/2而图1(b)的波形可写为I0-T/2＜t＜-11T/32-I0-11T/32＜t＜-10T/32 I0-10T/32＜t＜-9T/32-I0-9T/32＜t＜-8T/32I0-8T/32＜t＜-3T/32-I0-3T/32＜t＜-2T/32I0-2T/32＜t＜-T/32I(t)＝-I0-T/32＜t＜0 (2)I00＜t＜T/32-I0T/32＜t＜2T/32I02T/32＜t＜3T/32-I03T/32＜t＜8T/32I08T/32＜t＜9T/32-I09T/32＜t＜10T/32I010T/32＜t＜11T/32-I011T/32＜t＜T/2公式(1)表示的电流，三个主频率分别是f、2f和4f，三者的振幅分别是0.9003I0、0.6366I0和0.6366I0，三者在总能量中占有的份额分别是40.53％、20.26％和20.26％，三者能量之和占了供入地下的总能量的80％以上。公式(2)表示的电流，三个主频率分别是f、4f和16f，三者的振幅分别是0.6626I0、0.6366I0和0.6366I0，三者在总能量中占有的份额分别是21.95％、20.26％和20.26％，三者能量之和占了供入地下总能量的60％以上。还可以设计其他多种频率间隔和/或能量分配与公式(1)、(2)不同的伪随机三频电流。但经过实验筛选，以上述两种形式的伪随机三频电流更加适合勘查地球物理的需要。伪随机三频振幅及相对相位测量的原理如下在频率域电磁法中，探测深度与供入地下的电流的频率有如下关系D＝356ρ/f (3)(3)式中，D是探测深度，ρ是被探测物质的电阻率，f是供入地下的电流的频率。(3)式表明，送入地下的电流的频率越低，探测深度越大。将如图1所示的含有三个主频率的人工电流供入地下，就能一次获得三个深度的地电响应信息。在频率域激电法中，地下是否存在金属矿产一类的地质目标，一方面反映为地电场电位差响应的振幅的差异，这种差异可用下式定义的叫做幅频率的参数来衡量Fs＝(|ΔVD|-|ΔVG|)/|ΔVG| (4)(4)式中，Fs—幅频率，ΔVD—低频响应电位差，ΔVG—高频响应电位差。另一方面，也反映为高、中、低频响应的相对相位差ΔD-z＝D-zΔz-G＝z-G(5)(5)式中，D—低频电位差响应的相位，z—中频电位差响应的相位，G—高频电位差响应的相位，ΔD-z—频电位差响应相对于中频电位差响应的相位差，Δz-G—中频电位差响应相对于高频电位差响应的相对相位差。根据已知的实验结果，这种相对相位差能够提供分辨矿抑或非矿的信息。本专利技术之测量装置及方法既可以进行频率域视复电阻率的测量，又可以进行频率域激发激化的测量，其测量电流提供方式能够一次提供同时含有三个主频率成分的电流，这三个主频率成分含有的能量大体相等，三者之和占了总供电能量的大部分；这种测量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种地电场伪随机三频地电响应测量装置，其特征在于，其由伪随机三频信号发送机和伪随机双道三频地电场信号采集接收机构成，所述伪随机三频信号发送机包括单片机系统、驱动器、逆变器、直流高压电源、取样电阻、过流保护电路、电流测量电路、同步电路、频率选择电路，所述同步电路的输出端连接到单片机系统的中断输入端，频率选择电路的输出端连接到单片机系统的Ｉ／Ｏ口，单片机系统通过Ｉ／Ｏ口控制驱动器，驱动器连接到逆变器，直流高压电源与逆变器连接，逆变器的输出端与接线柱Ａ和接线柱Ｂ连接，取样电阻与直流高压电源和逆变器连接，取样电阻的输出分两路，一路与过流保护电路连接，另一路与电流测量电路连接，过流保护电路的输出端通过信号线连接到驱动器，并通过另一信号线连接到单片机系统，电路测量电路的输出端连接到单片机系统的Ｉ／Ｏ口；所述伪随机双道三频地电场信号采集接收机由参数完全相同的至少两个三频波信号提取通道和单片机系统组成，每个信号提取通道由电场传感器、共同通道、低频通道、中频通道、高频通道、Ａ／Ｄ转换电路和定时与控制逻辑电路组成，所述电场传感器的输出端连接到共同通道的输入端，共同通道的输出端分别连接到低频通道、中频通道和高频通道的输入端，低频通道、中频通道和高频通道的输出端分别连接到Ａ／Ｄ转换电路的输入端，Ａ／Ｄ转换电路的输出端通过Ｉ／Ｏ接口线再连接到单片机系统，单片机系统通过Ｉ／Ｏ接口线连接到定时与控制逻辑电路。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何继善，
申请(专利权)人：湖南继善高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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