本发明专利技术公开一种三维直流电法模拟实验观测仪器及观测方法的模拟实验教学仪器。是由微机、直流供电电源和２５６个通道数据采集仪器组成。能开展面积观测、二维观测、四极观测和高密度观测。不仅保存了常规电法仪器的测量功能，其多通道并行式的接收方式还使该仪器能够完成单电极供电，多电极面积接收。观测方法简单，易操作，测量时间短，自动化程度高，比常规电法仪器的观测效率提高数百倍，数据分辨率高，所以得到的数据真实可靠。可根据不同实验目的完成多电极供电多电极接收的特殊方法研究。该仪器不仅能作为三维电法物理模型教学实验使用，也能作为三维电法勘探的野外观测仪器。
【技术实现步骤摘要】
，本专利技术涉及一种直流电法地球物理勘探设备及观测方法，尤其是三维直流电 场电位差信号采集及观测方法的模拟实验教学仪器。
技术介绍
目前的电法仪器在完成三维电法物理模拟实验时都有不足，如传统的 DDC32等仪器每次供电后只能测量一个物理点的电位，要完成一个电极的一次 供电，其余255个电极对参考电极的电位差采集需要几个小时的时间， 一方面浪 费了人力资源，另一方面，在长时间的供电过程中，供电系统的稳定性及电极耦 合等因素的变化，都会对物理模拟实验结果造成不利的影响；DUK-2等高密度 测量系统可具有几十个 数百个观测通道，但其观测模式是固定不变的，数据采 集只能按其规定的装置模式进行，不能够实现一次供电后瞬间得到三维电法数 据，没有解决面积测量的问题；CN200610042681.3公开了一种"全自动多通道 多电极电法数据采集系统及其釆集方法"，只能一次测量同一条测线上MN间的 电势值。CN1073780A公开了一种"微机控制多路电极转换器"是将60个电极 按6种工作模式转换到电测仪主机的供电电缆A、 B和测量电缆M、 N上。 CN10卯936A公开了一种"分布式微机控制多路电极转换器"是将侧线上的电极 按七种模式转换到电测仪主机的供电和测量电缆上，即可进行高密度测量，也可 进行常规电法测量。CN2493933Y公开了一种"新型分布式高密度电测仪"测量 主机通过一根主电缆连接多个分控器，每个分控器连接一个电极。CN1616987A 公开了一种"分布式并行智能电极电位差信号采集方法和系统"是由若干个智能 电极构成，每个智能电极带8个工作电极，实现了并行采集，但仅能测量一次场 或二次场的电位差。《煤炭科学技术》2004年第32巻第2期胡业林等公开了 "地质勘探工 程网络电测仪系统研究"使用SOC单片机CygnalC8051和数控恒流源、LCD 等组成系统主机，使用2051单片机和微型继电器组成电极工作分站，主机与电 极工作分站之间使用高速RS-485连接。通过主机对电极工作分站的控制，实现 电法勘探中电阻率法的二极、三极、四极、微分、偶极、复合多极等方法的任意 时空组合的数据釆集，为进行电阻率、激电值归位计算，反演地下电性层的构造 形态提供充分的数据。《煤炭工程》2004年第7期胡业林等公开了 "工程电测CT仪系统研究" 通过单片机对数控恒流源和多电极转换板的控制，将电法勘探中电阻率法的二4极、三极、四极、微分、偶极、复合多极等方法进行组合集成，采用图象处理与 电法勘探技术相融合，进行电阻率、激电值归位计算，反演地下电性层的构造形 态，完成电法CT剖面。《煤炭科学技术》2006年第34巻第3期郑晓亮公开了 "并行采集电法仪器 的研制"直流电法勘探仪器是用于观测测量电极M,N间电位差AUMN和供电 电极A,B回路中电流强度IAB两个参数的专门仪器。该仪器设计为2级单片机 主从结构，由控制板主机和采集板从机组成，每块采集板带有8个可用电极，整 个仪器最大可带电极为64个，用户可根据实际情况具体选择使用电极的数量。新型分布式智能化高密度电法仪(Schematic of new distributed multi2channel2D resistivity imaging meter)。主要由笔记本式计算机(或工控 机)、主机、主电缆和电极连接盒等组成。主机包括发送控制命令、接收信号等部分；主电缆由10芯电线组成，主要作用是信号传输；电极连接盒根据主机的命 令进行电极转换和数据釆集、传输。由于是一根电缆覆盖所测量的剖面，并且使 用微机进行控制，使得每一个电极都可能成为A，B,M,N极，中国地质大学(武汉)研制生产的分布式高密度电法仪最多可进行240道电 极输入，原则上可方便地进行无限扩展(由于受导线电阻、工作电流、工作电压 和干扰的原因的限制,所以建议道数不要过分追求)，整套仪器体积小、重量轻;再 者,电极的连接是任意的，使用十分方便。日本的0Y0公司、瑞典的ABEM公司、法国的IRIS公司、美国的AGI公 司生产的电法仪器价位均在6 7万美元(60个电极配置)，这些仪器大多数是将 电测仪与电极转换开关分开的，仅有美国的AGI公司2002年12月份新推出的 电法仪是将电测量主机与转换开关单元结合在一起的。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种三维直流电法模拟 实验观测仪器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的数据采集器通过导线分别与电极B、电极M和N连接，数据采集器通过导 线分别与电极B、电极M和N连接，数据采集器是由多路转换开关I一II连接 到多路转换开关III,多路转换开关III经浮点放大器与模数转换器连接，模数转换器经三态缓冲器n—ni连接到三态缓冲器iv，逻辑控制单元分别与模数转换器的 ^、 5、 ^^连接，译码电路单元分别与多路转换开关i一m、三态缓冲器I 一IV和逻辑控制单元连接。多路转换开关I分别与电极Ml-8排列的128个 电极相连接，多路转换开关II分别与电极M9-16排列的128个电极相连接。 三维直流电法模拟实验观测方法，包括以下顺序和步骤 a、首先将电极按设计的网格插入到物理模型上，并按照通道编排的顺序1一256用电缆线连接到对应的接口上；b、启动采集软件，由微机发出供电电极的通道地址，在控制电路控制下通过继电器将该通道与供电回路自动连接，同时将其他通道设置为接收通道，使接收电极通过继电器与相应的16选1模拟开关相连接； C、由微机控制检査每个电极的接地电阻情况；d、 微机发出采样指令，按照程序指定的通道顺序将每个接收电极与参考电 极的电位差值切入到浮点放大器进行放大，放大后的电压子样传送到16位模数 转换器上；e、 在控制电路控制下，模数转换器完成电压子样的量化过程，并将3位增 益码和16位尾数锁存在数据锁存器的输出端上；f、 由微机发出指令将数据锁存器输出端的数据通过缓冲电路按每4位一组 读入微机内存；g、 由微机完成电压真值的运算和归一化运算后，将数据绘制在微机屏幕上；h、 重复d g的步骤，完成每个接收通道的数据采集和绘i、 在所有接收通道的数据采集完成后，将数据存入微机硬盘。 本专利技术的目的还可以通过以下技术方案实现浮点放大器是由绝对值变换电路经电压比较器、反向器与增益码编码器连 接，增益码编码器经AO、 Al、 A2分别与多路转换开关III和锁存器连接，多路转换开关m连接二进制电阻和运算放大器，绝对值变换电路与运算放大器连接，二进制电阻与电压比较器输入端连接，每个电压比较器对应一个二进制电阻。 浮点放大器设有8个增益台阶，分别是l、 2、 4、 8、 16、 32、 64、 128 。 多路转换开关I和多路转换开关II共设有八个输入接口，每个接口设有32 个接收通道，每个接收通道对应一个接收电极M，每个电极既能作为供电电极A、 B，又能作为接收电极M、 N。多路转换开关采用17片模拟开关芯片和1024个 继电器完成供电电极A极、B极和接收电极M极、N极的切换。数据采集仪器与微机并行1/0接口相连接实现数据采集仪器的自动控制和数 据接收，微机并行I/O接口的数据信号DO-D7和控制信号DO-D4在数据采集仪器的逻辑控制单元中通过电路进行逻辑组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三维直流电法模拟实验观测装置，是由供电电源通过导线连接数据采集器，再通过传输线与微机连接，供电电极通过导线连接电极Ａ构成，其特征在于，数据采集器通过导线分别与电极Ｂ、电极Ｍ和Ｎ连接，数据采集器是由多路转换开关Ⅰ－Ⅱ连接到多路转换开关Ⅲ，多路转换开关Ⅲ经浮点放大器与模数转换器连接，模数转换器经三态缓冲器Ⅱ－Ⅲ连接到三态缓冲器Ⅳ，逻辑控制单元分别与模数转换器的ＲＤ、ＣＳ、ＣＯＮＶＳ连接，译码电路单元分别与多路转换开关Ⅰ－Ⅲ、三态缓冲器Ⅰ－Ⅳ和逻辑控制单元连接，多路转换开关Ⅰ分别与电极Ｍ１－８排列的１２８个电极相连接，多路转换开关Ⅱ分别与电极Ｍ９－１６排列的１２８个电极相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙建国，薛建，梁铁成，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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