【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质勘探，更具体地，涉及一种基于双方波发射的地质探测仪器。
技术介绍
1、随着科技的进步，现代仪器设备采用数字化、自动化技术，使勘探数据采集更加高效准确。同时，仪器的体积和重量也得到了减小，使得实地勘探操作更加方便。
2、对于实地勘探，传统的直流电法主要关注电阻率的测量，但现代技术已经发展出能够同时测量多个参数的方法。针对直流电法所获得的海量数据，数据处理和解释技术得到了发展。通过数学模型、计算机算法以及数据挖掘技术，可以更好地处理和分析数据，提取地下结构信息，并进行可视化展示。如通过多频率电阻率测量、相位测量等手段，可以获取更多关于地下介质性质的信息，提高勘探精度。利用数值模拟和反演技术，可以对直流电法进行模拟研究和优化设计。同时，通过将数值模拟结果和反演结果与实测数据比对，可以提高模型的准确性，并改进勘探策略。
3、但是，由于一般单方波直流信号受检测距离影响较大，在检测距离较大、检测到的信号相对较弱时，检测信号波动较大、且容易出现零点漂移，为后续数据处理步骤增加难度。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于双方波发射的地质探测仪器，以解决现有地质探测仪受检测距离制约导致的检测精度不足的问题。
2、为了解决现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种基于双方波发射的地质探测仪器，包括发送机、接收机和时间参考模块；
3、所述时间参考模块与所述发送机和接收机分别连接，用于为所述发送机和接收机提供同步
4、所述发送机上设有供电电极a和供电电极b，所述供电电极a和供电电极b组成一对供电电极，用于向被测地质层输出双方波激励电流；
5、所述接收机上设有测量电极m和测量电极n，所述测量电极m和测量电极n组成一对观测电极，用于从被测地质层接收基于所述双方波激励电流的电位差信号；
6、所述供电电极a、供电电极b、测量电极m和测量电极n按照对称四极电测探法的排布方式进行布置。
7、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
8、可选的，所述时间参考模块基于北斗时间同步系统，通过北斗定位向所述发送机和接收机输出同步的时间基准。
9、可选的，所述双方波激励电流为幅值相同、频率不同的低频主方波和高频次方波叠加组成的复合信号，所述双方波激励电流的电流方向随所述低频主方波的周期进行周期性切换。
10、可选的，所述发送机包括方波发生器、稳定电流源和方波电流源；
11、所述方波发生器向所述稳定电流源提供双方波的波形控制信号；
12、所述稳定电流源根据所述波形控制信号产生双方波原始信号；
13、所述方波电流源将所述双方波原始信号进行放大、滤波后，输出所述双方波激励电流。
14、可选的，所述发送机还包括检流电阻和激励电流采样单元，所述检流电阻与所述供电电极b串联，所述激励电流采样单元与所述检流电阻连接，用于观测所述发送机提供的双方波激励电流值。
15、可选的，所述发送机和接收机设置于机箱内；
16、在所述机箱内，所述供电电极a与测量电极m之间设有可控开关k1，所述测量电极m和供电电极b之间设有可控开关k2，所述供电电极b和测量电极n之间设有可控开关k3，所述测量电极n和供电电极a之间设有可控开关k4；
17、在所述双方波激励电流的正半周期，所述可控开关k1和可控开关k3导通、所述可控开关k2和可控开关k4关断；在所述双方波激励电流的负半周期，所述可控开关k2和可控开关k4导通、所述可控开关k1和可控开关k3关断；
18、在所述双方波激励电流的相邻半周期之间设有死区时间，在所述死区时间范围内，所述可控开关k1～k4均处于关断状态。
19、可选的，所述接收机包括电位差采样模块和数据处理模块，所述电位差采样模块连接所述测量电极m与测量电极n，以检测所述测量电极m与测量电极n之间的电位差信号；所述数据处理模块用于将采样的电位差信号进行预处理，并根据预处理后的电位差信号计算被测地质层的视电阻率。
20、可选的，所述预处理至少包括滤波、差分运算、滑动平均。
21、可选的，通过下式(1)计算被测地质层的视电阻率：
22、
23、其中，ρs为视电阻率，单位为欧姆·米(ω·m)，δu为测量电极m与测量电极n之间的电位差信号；i为发送机提供的双方波激励电流值；将所述供电电极a、供电电极b、测量电极m和测量电极n总称为电极装置，则k为电极装置系数，单位为米(m)；
24、电极装置系数k与电极装置的分布形状和分布间距有关，通过式(2)计算：
25、
26、其中，am为供电电极a和测量电极m之间的距离，an为供电电极a和测量电极n之间的距离，bm为供电电极b和测量电极m之间的距离，bn为供电电极b和测量电极n之间的距离。
27、本专利技术提供的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其时间参考模块，通过北斗定位保证采集的双方波激励电流强度和电位差信号在时间上高度同步，可使时间误差小于1ms。采用双方波激励电流作为检测信号，对于小信号的采集降低了每个周期的峰值间误差，解决了多周期电位差数据采集时电位漂移问题；兼容强弱信号，可实现不同大小信号范围下电位差信号的采集，扩大了地质层的检测范围，增强了探测仪器的适用性。
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1.一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，包括发送机、接收机和时间参考模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述时间参考模块基于北斗时间同步系统，通过北斗定位向所述发送机和接收机输出同步的时间基准。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述双方波激励电流为幅值相同、频率不同的低频主方波和高频次方波叠加组成的复合信号，所述双方波激励电流的电流方向随所述低频主方波的周期进行周期性切换。
4.根据权利要求3所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述发送机包括方波发生器、稳定电流源和方波电流源；
5.根据权利要求4所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述发送机还包括检流电阻和激励电流采样单元，所述检流电阻与所述供电电极B串联，所述激励电流采样单元与所述检流电阻连接，用于观测所述发送机提供的双方波激励电流值。
6.根据权利要求1所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述发送机和接收机设置于机箱内；>
7.根据权利要求1所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述接收机包括电位差采样模块和数据处理模块，所述电位差采样模块连接所述测量电极M与测量电极N，以检测所述测量电极M与测量电极N之间的电位差信号；所述数据处理模块用于将采样的电位差信号进行预处理，并根据预处理后的电位差信号计算被测地质层的视电阻率。
8.根据权利要求7所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述预处理至少包括滤波、差分运算、滑动平均。
9.根据权利要求7或8所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，通过下式(1)计算被测地质层的视电阻率：
...【技术特征摘要】
1.一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，包括发送机、接收机和时间参考模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述时间参考模块基于北斗时间同步系统，通过北斗定位向所述发送机和接收机输出同步的时间基准。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述双方波激励电流为幅值相同、频率不同的低频主方波和高频次方波叠加组成的复合信号，所述双方波激励电流的电流方向随所述低频主方波的周期进行周期性切换。
4.根据权利要求3所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述发送机包括方波发生器、稳定电流源和方波电流源；
5.根据权利要求4所述的一种基于双方波发射的地质探测仪器，其特征在于，所述发送机还包括检流电阻和激励电流采样单元，所述检流电阻与所述供电电极b串联...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁庆九，
申请(专利权)人：武汉地大华睿地学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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