專利名稱：大功率電測(cè)微機(jī)控制多路電極轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率電測(cè)微機(jī)控制多路電極轉(zhuǎn)換器，屬地球物理勘探中電法勘探專用設(shè)備。既適用于高密度電測(cè)法以及常規(guī)電法勘探長(zhǎng)測(cè)線的大容量數(shù)據(jù)采集;還能應(yīng)用于石油、天然氣、金屬礦等領(lǐng)域的深層大功率勘探中作為電磁勘探系統(tǒng)中的發(fā)送(發(fā)射)與接收的控制轉(zhuǎn)接裝置。
本發(fā)明是繼前一項(xiàng)發(fā)明(發(fā)明名稱分布式微機(jī)控制多路電極轉(zhuǎn)換器;專利申請(qǐng)?zhí)?3 1 07832.6)之后的改型設(shè)計(jì)。特點(diǎn)是將發(fā)送電纜與接收和控制電纜分開，并加大各開關(guān)盒中發(fā)送電極轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力和對(duì)應(yīng)模擬電子開關(guān)的功率容量。從而擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，不僅能用于電偶源的發(fā)送、接收的電極轉(zhuǎn)換;而且也適用于磁偶源的發(fā)射、接收的轉(zhuǎn)換，不僅可單系統(tǒng)工作，也可雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)工作，能構(gòu)成陣列測(cè)線進(jìn)行接收和發(fā)送(發(fā)射)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)三維電法勘探以及深層大功率勘探。
另一改進(jìn)設(shè)計(jì)是面板上增設(shè)一個(gè)字符型液晶顯示器和一個(gè)小鍵盤，構(gòu)成本發(fā)明中的單片微機(jī)的輸入輸出外設(shè)部件，液晶屏上可顯示操作菜單、也可指示本轉(zhuǎn)換器的各種工作狀態(tài);鍵盤用于輸入操作功能的選擇、工作參數(shù)的選擇。省卻了前發(fā)明中面板上的工作模式開關(guān)、參數(shù)選擇開關(guān)和通道通斷指示燈、報(bào)警指示燈，從而精減了整機(jī)的硬件，簡(jiǎn)便了操作，但整機(jī)的功能可擴(kuò)性和可塑性都有所增強(qiáng)。
本裝置由帶單片微機(jī)的主控制器和一套電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒組成，其主要技術(shù)特征之一是主控制器由單片微處理機(jī)CPU控制系統(tǒng)、邏輯控制接口電路、電極轉(zhuǎn)換控制碼發(fā)生與發(fā)送電路等組成;轉(zhuǎn)換開關(guān)盒由功率模擬開關(guān)組、控制碼串并轉(zhuǎn)換電路、及開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路組成。轉(zhuǎn)換開關(guān)盒安放于測(cè)線的各個(gè)電極旁并與之相聯(lián);主控制器接出兩股多芯電纜，一股是發(fā)送電纜，內(nèi)含供電電纜A，B;另一股是接收電纜內(nèi)含測(cè)量電纜M，N、串行控制碼線、移位時(shí)鐘信號(hào)線、開關(guān)盒工作電源線。兩股電纜分別接入0＃開關(guān)盒的輸入端，0＃開關(guān)盒的輸出端又接入1＃開關(guān)盒的輸入端，1＃開關(guān)盒的輸出端再聯(lián)到2＃開關(guān)盒的輸入端，依次類推，形成整個(gè)系統(tǒng)的串行控制數(shù)據(jù)采集鏈。
本轉(zhuǎn)換器的主控制器采用單片微機(jī)做主控部件，利用液晶顯示器和小鍵盤使操作實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化的人機(jī)對(duì)話操作方式。開機(jī)后單片機(jī)首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢測(cè)和初始化，然后顯示出功能選擇菜單，操作員可根據(jù)顯示屏的提示由鍵盤逐項(xiàng)設(shè)定工作模式、極距系數(shù)N、電極總數(shù)P、系統(tǒng)基本電極組態(tài)Ps。本轉(zhuǎn)換器與電測(cè)儀主機(jī)之間還聯(lián)接有一股控制電纜，雙方采取應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，保證相互之間的同步動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了通道切換和數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)控制。主控制器在單片微處理機(jī)管理之下控制多路電極順序切換，整機(jī)工作時(shí)各電極的接通狀態(tài)在顯示屏上有實(shí)時(shí)的指示。各種工作模式和操作功能都固化在EPROM程序存儲(chǔ)器中，按照操作員由鍵盤所預(yù)置的方式和參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的程序。測(cè)量時(shí)每進(jìn)行一次電極轉(zhuǎn)換動(dòng)作，CPU就從串行控制口送出一組程控編碼，其碼位長(zhǎng)度等于電極總數(shù)的四倍?？刂拼a經(jīng)接收電纜傳輸并逐個(gè)移位，由0＃電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒向遠(yuǎn)端開關(guān)盒輸出，直至控制碼全部到位，使每個(gè)開關(guān)盒都得到四個(gè)具有驅(qū)動(dòng)能量的狀態(tài)控制信號(hào)，盒中的電子開關(guān)組包括兩個(gè)測(cè)量電極開關(guān)和兩個(gè)供電開關(guān)，便按程序要求分別接通或斷開，結(jié)果是測(cè)線中的電極按既定規(guī)律接通四個(gè)，并分別聯(lián)到供電電纜A.B.和測(cè)量電纜M.N.上，而其他電極全處于斷開狀態(tài)。
本轉(zhuǎn)換器具有7種工作模式，即等極距測(cè)深模式、對(duì)數(shù)極距測(cè)深模式、溫納四極模式、偶極一偶極模式、微分模式、聯(lián)合剖面模式、中間梯度模式。工作模式的設(shè)定由操作菜單第一項(xiàng)來(lái)選擇。
本發(fā)明主要特征之二是可靈活選擇測(cè)量電極的總數(shù)(P)和系統(tǒng)電極基本組態(tài)(Ps)，不受前發(fā)明中規(guī)定的最大排列P＝120的限制。P表示測(cè)線上所需排列的測(cè)點(diǎn)總數(shù)、Ps表示一次布設(shè)下的電極數(shù)目。這兩項(xiàng)參數(shù)由操作菜單第二項(xiàng)進(jìn)行選擇，CPU通過(guò)鍵盤讀入該設(shè)定，然后計(jì)算出每次電極轉(zhuǎn)換所需的控制碼位長(zhǎng)度。
極距系數(shù)是確定極距間隔大小的一個(gè)因子(用N來(lái)表示)，比如說(shuō)，N＝1時(shí)為最小極距等于相鄰兩電極的距離，N＝2時(shí)，極距是N＝1的兩倍，依次類推。進(jìn)入操作菜單第三項(xiàng)可進(jìn)行極距系數(shù)的設(shè)定。
主控制器在送出串行控制碼的同時(shí)，還產(chǎn)生被接通電極通道號(hào)的編碼信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)CPU譯碼和顯示信息編排，再送往液晶顯示器，實(shí)時(shí)指示出測(cè)量電極排列中的各開關(guān)盒的通斷工作狀態(tài)。
該機(jī)包含有整機(jī)硬件的監(jiān)控管理程序、7種模式的電極轉(zhuǎn)換程序。溫納四極方式下，所接通的四個(gè)電極其排序?yàn)椤癆.M.N.B.”，電極間隔是N個(gè)極距(N＝1～16)。偶極-偶極方式下，電極排序?yàn)椤癆.B.M.N.”;微分方式電極排序?yàn)椤癆.M.B.N.”;聯(lián)合剖面方式電極排序?yàn)椤癆.M.N....B”或“A....M.N.B”，(把B.或A.固定于無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)即大于全電極測(cè)線排列總長(zhǎng)三倍的遠(yuǎn)處)。中間梯度測(cè)量方式電極排序?yàn)椤癆，M，N，B”，但供電電極A B是固定在測(cè)線排列的兩端，而測(cè)量電極M，N則按一定極距系數(shù)在測(cè)線上逐步移動(dòng)。上述各方式，每步的轉(zhuǎn)換動(dòng)作都是同向移動(dòng)接通電極。等極距測(cè)深方式及對(duì)數(shù)極距測(cè)深方式，測(cè)量是從測(cè)線的中心位置開始，電極排序?yàn)椤癆.M.N.B.”，每步將A.M.以及N.B.分別向兩側(cè)以等極距或?qū)?shù)關(guān)系拉開?？傊诿糠N模式中每次轉(zhuǎn)換只能將測(cè)線中全部電極的其中4個(gè)電極分別接通到A.B.M.N四個(gè)公共母線輸入端，每個(gè)電極都具有4種可能的接通狀態(tài)，在一步轉(zhuǎn)換中CPU必須給出的狀態(tài)控制碼位是4×P，對(duì)于每一給定的N值，完成電極全排列的一次掃描測(cè)量需作(4×P-3×N)步電極轉(zhuǎn)換，當(dāng)N＝1變換到N＝16時(shí)，微機(jī)需給出∑(4×P-3×N)個(gè)控制碼位，7種工作模式，共給出7×∑(4×P-3×N)個(gè)控制碼位。
本轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)效果及用途1.電極轉(zhuǎn)換的執(zhí)能部件采用功率模擬開關(guān)組，并且將供電電極轉(zhuǎn)換開關(guān)組改用大功率模擬開關(guān)，使之適用于大功率供電作深部勘探。
2.發(fā)送電纜單獨(dú)分開，便于配接不同的激發(fā)源，也就是說(shuō)本發(fā)明既可用作電偶源的發(fā)送接收轉(zhuǎn)換控制器，也適用于磁偶源的發(fā)射接收轉(zhuǎn)換控制器，即配合電磁勘探發(fā)送設(shè)備及接收設(shè)備就可組成大排列的電磁勘探系統(tǒng)。
3.發(fā)送電纜單獨(dú)分開，使本轉(zhuǎn)換器不但能單系統(tǒng)工作，(即一臺(tái)轉(zhuǎn)換器配一臺(tái)接收主機(jī)布設(shè)一條測(cè)線，發(fā)送接收自成體系沿測(cè)線進(jìn)行測(cè)量);也能雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)工作，(即用兩個(gè)或三個(gè)單系統(tǒng)排列出兩條或三條平行的測(cè)線，用同步時(shí)鐘統(tǒng)一節(jié)拍，在其中一個(gè)系統(tǒng)的發(fā)送電極轉(zhuǎn)換動(dòng)作的控制之下，各系統(tǒng)可同時(shí)完成接收各自測(cè)線上電極的轉(zhuǎn)換控制和信號(hào)接收，這種陣列式的多系統(tǒng)工作方式，能同時(shí)完成一個(gè)面積上的多測(cè)線測(cè)量，有利于進(jìn)行三維電法勘探。
4.本轉(zhuǎn)換器也可與多通道電測(cè)主機(jī)配套使用，一個(gè)接收通道配接一臺(tái)電極轉(zhuǎn)換器布設(shè)出一條測(cè)線，也可實(shí)現(xiàn)上述的多測(cè)線面積型陣列布設(shè)，而且同步簡(jiǎn)易，工作效率高。
5.本轉(zhuǎn)換器采用字符型液晶顯示器和小鍵盤作整機(jī)的主操作部件，簡(jiǎn)化了操作方法;減少了整機(jī)的硬件電路，增加了系統(tǒng)的可靠性;系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和改進(jìn)就具有了更大靈活性。
6.本轉(zhuǎn)換器對(duì)電極總數(shù)沒(méi)有限制，系統(tǒng)的測(cè)線電極基本組態(tài)Ps也可隨意設(shè)定，如果P＜＝Ps，要求將P個(gè)電極一次布設(shè)完畢，在系統(tǒng)啟動(dòng)之后無(wú)需搬動(dòng)測(cè)線電極就可完成測(cè)量;如果P＞Ps，測(cè)量前應(yīng)布設(shè)好Ps個(gè)電極，系統(tǒng)啟動(dòng)后，隨著測(cè)量過(guò)程的進(jìn)展，顯示屏?xí)o出提示，要求操作員逐段地將電極向測(cè)線前進(jìn)方向延伸布設(shè)，直至整個(gè)測(cè)線的測(cè)量完成。
本設(shè)備主要應(yīng)用于地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域。
附圖的圖面說(shuō)明

圖1.大功率電測(cè)微機(jī)控制多路電極轉(zhuǎn)換器面板示意圖。
圖2.本轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中的主控制器電路原理框圖。
圖3.本轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中的電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒電路原理框圖。
圖4.大功率電測(cè)微機(jī)控制多路電極轉(zhuǎn)換控制器應(yīng)用示意圖。
圖4a.電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒(DS)聯(lián)線示意圖。
圖4b.轉(zhuǎn)換開關(guān)盒之間的聯(lián)接電纜。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)，由以下實(shí)施例結(jié)合附圖作進(jìn)一步描述。
見圖1.所示的主控制器面板示意圖。圖中的(1)為小鍵盤，其中0～9為十個(gè)數(shù)字鍵;“.”是小數(shù)點(diǎn);“/”是符號(hào)分割鍵;“Y”是YES鍵表示輸入認(rèn)可，即讀入鍵值;“N”是NO鍵表示輸入否定，即刪除鍵值;“復(fù)位”是整機(jī)總復(fù)零鍵，用作系統(tǒng)初始化。(2)為液晶顯示屏，它可顯示兩行，每行20字符共40個(gè)字符。(3)是與轉(zhuǎn)換開關(guān)盒相聯(lián)的一股電纜插頭座，內(nèi)含測(cè)量母線M、N以及轉(zhuǎn)換器發(fā)出的電極轉(zhuǎn)換串行控制碼信號(hào)線;(4)是與轉(zhuǎn)換開關(guān)盒相聯(lián)的另一股電纜插頭座(內(nèi)含供電發(fā)送母線A、B);(5)為與電測(cè)儀主機(jī)之間的同步控制電纜插頭座。(6)為與電測(cè)主機(jī)相聯(lián)的供電電纜A、B插頭座;(7)為與電測(cè)主機(jī)相聯(lián)的測(cè)量電纜M、N插頭座;(8)為本機(jī)充電電源插頭座;(9)為本機(jī)電源開關(guān)。
全系統(tǒng)分主控制器和電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒兩部分組成，其電路原理框圖分別見圖2.和圖3.所示。
圖2.的(10)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，作控制碼運(yùn)算和數(shù)據(jù)緩存區(qū)之用;(11)是程序存儲(chǔ)器固化著監(jiān)控、自檢測(cè)、電極轉(zhuǎn)換等功能程序;(12)為單片計(jì)算機(jī)芯片CPU;(13)為鍵盤;(14)是鍵值譯碼器，它對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，一旦有按鍵操作時(shí)便讀入鍵值，經(jīng)譯碼后送往CPU;(15)是微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、地址、控制三總線;(16)為電極轉(zhuǎn)換控制碼發(fā)生電路，CPU根據(jù)操作員所設(shè)定的各種工作參數(shù)經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后給出電極轉(zhuǎn)換的每一步所必須給出的控制碼;(17)是控制碼發(fā)送與驅(qū)動(dòng)電路，將控制碼變換成串行碼方式發(fā)送到串行聯(lián)接于測(cè)線排列上的各個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)盒中。在主控制器送出的串行控制碼的作用之下，按要求一步步將測(cè)線上某四個(gè)電極分別接通到A，B，M，N母線上;(18)是40個(gè)字符的液晶顯示器，用于顯示整機(jī)操作菜單、鍵盤輸入的工作參數(shù)、本機(jī)工作過(guò)程中的各種狀態(tài)指示;(19)是顯示信息編排與緩存電路;(20)是與電測(cè)主機(jī)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)的接口電路，CPU通過(guò)該電路向電測(cè)主機(jī)發(fā)出“正在轉(zhuǎn)換電極”和“電極轉(zhuǎn)換完畢”的信號(hào)，CPU又從該接口電路讀入電測(cè)儀主機(jī)送來(lái)的“正在采集”和“采集完畢”的信號(hào)，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)“電極轉(zhuǎn)換”和“數(shù)據(jù)采集”動(dòng)作的正常同步關(guān)系。
圖3.所示為電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒的電路原理框圖。此圖的左側(cè)虛線外的部分表示開關(guān)盒輸入插頭座包含的芯線內(nèi)容，其中(21)為供電電纜A，B，和測(cè)量電纜M，N;(22)為電極轉(zhuǎn)換串行控制碼輸入線;(23)為串行碼傳輸時(shí)鐘信號(hào)線;(24)是提供給開關(guān)盒的工作電源(±12V和+5V);此圖右側(cè)虛線外的部分表示開關(guān)盒輸出插頭座所包含的芯線內(nèi)容;其中的(25)是連接測(cè)線上所排列的某一電極的引線端子，其余的芯線都與輸入插頭座一一對(duì)應(yīng);圖中兩虛線之間是轉(zhuǎn)換開關(guān)盒的電路部分，有兩個(gè)測(cè)量電極開關(guān)(26)和兩個(gè)供電電極開關(guān)(27)并接組成的功率模擬開關(guān)組，4個(gè)開關(guān)的并聯(lián)端接至某一外電極，兩個(gè)測(cè)量電極開關(guān)的另一端分別聯(lián)到測(cè)量母線的M或N上;兩個(gè)供電電極開關(guān)，其電路結(jié)構(gòu)和聯(lián)接方式都與(26)相同，不同之處是，它們的非公共端是聯(lián)到供電母線A或B上，所以采用了大功率模擬開關(guān)，使得能工作于大供電電流轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合;(28)以及(29)為模擬開關(guān)通斷控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，其輸出分別聯(lián)到4個(gè)模擬開關(guān)的控制端，但(29)中采用了大功率驅(qū)動(dòng)器件，專用于驅(qū)動(dòng)供電電極開關(guān)組;(30)是電極轉(zhuǎn)換控制碼串并轉(zhuǎn)換電路;(31)是時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路。
采用本發(fā)明的電測(cè)系統(tǒng)在野外實(shí)際測(cè)量時(shí)的系統(tǒng)聯(lián)接示意圖見圖4。(32)表示電測(cè)儀主機(jī)，它與本轉(zhuǎn)換器的主控制器(36)之間的聯(lián)接電纜共三條MN電纜(34);AB電纜(33);控制電纜(35)。主控制器與電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒之間的聯(lián)接是兩股多芯電纜(37)和(38)，(37)是發(fā)送電纜，內(nèi)含供電電纜A、B;(38)是接收電纜，內(nèi)含測(cè)量電纜M，N、以及電極轉(zhuǎn)換串行控制信號(hào)線、移位時(shí)鐘信號(hào)線、開關(guān)盒電路低壓工作電源(±12V;+5V)，一共有八芯。這兩股電纜從主控制器的面板引出，分別接至測(cè)線排列上離主控制器最鄰近的0＃電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒(39)的兩個(gè)輸入插頭座，0＃電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒的另一側(cè)有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸出插頭座，又引出兩股電纜分別聯(lián)至1＃電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒的兩個(gè)輸入插頭座上，依此類推，將測(cè)線上的所有電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒都串接成鏈。各開關(guān)盒還引出一根導(dǎo)線與相應(yīng)編號(hào)的測(cè)量電極(40)連接。視不同的勘探要求，做電偶源測(cè)量時(shí)可采用金屬電極或不極化電極做測(cè)量電極;做磁偶源測(cè)量時(shí)可聯(lián)接發(fā)射(或接收)線圈。
圖4a.詳細(xì)描述了轉(zhuǎn)換開關(guān)盒在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的連接關(guān)系。圖中，(41)所示為開關(guān)盒;(42)是發(fā)送電纜;(45)是接收電纜;(43)和(46)是開關(guān)盒的兩個(gè)輸入插頭座;(44)和(47)是對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸出插頭座;(48)是電極引線端子;做電偶源測(cè)量時(shí)，(50)表示測(cè)量排列上的電極(金屬電極或不極化電極)，電極上焊接了一短導(dǎo)線(49)，與開關(guān)盒上的電極引線端子(48)相聯(lián)接;做磁偶源測(cè)量時(shí)，(50)表示排列上的發(fā)射或接收線圈。
圖4b.描述的是轉(zhuǎn)換開關(guān)盒之間的聯(lián)接電纜。圖中，(51)是發(fā)送電纜，(54)是接收電纜，它們的一端分別聯(lián)接著上一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)盒的兩個(gè)輸出插頭座(52)和(55)，它們的另一端則分別聯(lián)接著下一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)盒的兩個(gè)輸入插頭座(53)和(56)。
這是單個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)盒串接方式，可靈活增減電極個(gè)數(shù)。另外還提供一種以若干電極為一單元的組合電纜(比如10個(gè)電極為基本組合單元)，即把10個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)盒固定串接起來(lái)，在這組合單元的兩側(cè)分別裝有輸入輸出插頭座，以便組合單元之間的兩兩相聯(lián)。這一多盒組合電纜方式簡(jiǎn)化和加速了現(xiàn)場(chǎng)的電纜布設(shè)工作。
權(quán)利要求
1.大功率電測(cè)微機(jī)控制多路電極轉(zhuǎn)換器，既適用于高密度電測(cè)法以及常規(guī)電法勘探長(zhǎng)測(cè)線的大容量數(shù)據(jù)采集；還能應(yīng)用于石油、天然氣、金屬礦等領(lǐng)域的深層大功率勘探中作為電磁勘探系統(tǒng)中的發(fā)送(發(fā)射)與接收的控制轉(zhuǎn)接裝置，屬地球物理勘探中電法勘探專用設(shè)備；本裝置是前一項(xiàng)發(fā)明(發(fā)明名稱分布式微機(jī)控制多路電極轉(zhuǎn)換器；專利申請(qǐng)?zhí)?3107832.6)之后的改型設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是在分布式微機(jī)控制多路電極轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上，加大了各開關(guān)盒中發(fā)送電極轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力和對(duì)應(yīng)模擬電子開關(guān)的功率容量，并且將發(fā)送電纜單獨(dú)分出；面板上增設(shè)一個(gè)字符型液晶顯示器和一個(gè)小鍵盤，構(gòu)成本裝置中的單片微機(jī)的輸入輸出外設(shè)部件；其特征是a.本轉(zhuǎn)換器的主控制器(36)采用單片微機(jī)做主控部件，各種工作模式和操作功能都固化在程序存儲(chǔ)器(11)中，由鍵盤(13)設(shè)定工作模式、極距系數(shù)N、電極總數(shù)P，系統(tǒng)基本電極組態(tài)Ps，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的電極轉(zhuǎn)換程序；測(cè)量時(shí)每進(jìn)行一次電極轉(zhuǎn)換動(dòng)作，CPU(19)經(jīng)運(yùn)算處理由控制碼發(fā)生電路(16)產(chǎn)生一組程控編碼，其碼位長(zhǎng)度等于系統(tǒng)基本組態(tài)Ps的四倍，該控制碼經(jīng)發(fā)送與驅(qū)動(dòng)電路(17)驅(qū)動(dòng)后，輸出至電纜(38)，并逐個(gè)移位由0#電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒(39)向遠(yuǎn)端開關(guān)盒輸出，直至控制碼全部到位使每個(gè)開關(guān)盒都得到四個(gè)具有驅(qū)動(dòng)能量的狀態(tài)控制信號(hào)，盒中的電子開關(guān)組包括兩個(gè)測(cè)量電極開關(guān)(26)和兩個(gè)供電電極開關(guān)(27)，便按程序要求分別接通或斷開，結(jié)果是測(cè)線排列中的電極(40)按既定規(guī)律接通四個(gè)，并分別聯(lián)到供電電纜A.B.(9)和測(cè)量電纜M.N.(8)上，而其他電極全處于斷開狀態(tài)；b.電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒(39)中有兩個(gè)測(cè)量電極開關(guān)(26)和兩個(gè)供電電極開關(guān)(27)并接組合而成的功率模擬開關(guān)組，4個(gè)開關(guān)的并聯(lián)端接至外電極(40)，兩個(gè)測(cè)量電極開關(guān)的另一端分別聯(lián)到測(cè)量母線的M或N上，兩個(gè)供電電極開關(guān)的另一端分別聯(lián)到供電母線的A或B上，主控制器經(jīng)串行電纜傳送的串行碼(22)，進(jìn)入串并轉(zhuǎn)換器(30)，在時(shí)鐘信號(hào)(23)的作用下，得到4位控制碼，分別經(jīng)測(cè)量電極驅(qū)動(dòng)電路(28)和供電電極驅(qū)動(dòng)電路(29)后分別送到4個(gè)模擬開關(guān)的控制端，使盒中的開關(guān)組按程序要求分別接通或斷開，實(shí)現(xiàn)了各種工作模式下不同的開關(guān)聯(lián)接陣列；c.本轉(zhuǎn)換器采用字符型液晶顯示器(18)和小鍵盤(13)使操作實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化的人機(jī)對(duì)話操作方式。開機(jī)后單片機(jī)首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢測(cè)和初始化，然后顯示出功能選擇菜單，操作員可根據(jù)顯示屏的提示由鍵盤逐項(xiàng)設(shè)定工作模式、極距系數(shù)N、電極總數(shù)P、系統(tǒng)基本組態(tài)Ps；本轉(zhuǎn)換器工作時(shí)各電極的接通狀態(tài)在顯示屏上有實(shí)時(shí)的指示；d.本轉(zhuǎn)換器具有7種工作模式，即等極距測(cè)深模式，對(duì)數(shù)極距測(cè)深模式、溫納四極模式、偶極一偶極模式、微分模式、聯(lián)合剖面模式、中間梯度模式。工作模式的設(shè)定由操作菜單第一項(xiàng)來(lái)選擇。CPU通過(guò)鍵盤讀入該設(shè)定并判斷，再跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序段去執(zhí)行轉(zhuǎn)換；e.本發(fā)明對(duì)電極總數(shù)(P)沒(méi)有限制，系統(tǒng)的電極基本組態(tài)(Ps)也可隨意設(shè)定，這兩項(xiàng)參數(shù)由菜單第二項(xiàng)進(jìn)行選擇，CPU通過(guò)鍵盤讀入該設(shè)定，然后計(jì)算出每次電極轉(zhuǎn)換所需的控制碼長(zhǎng)度。如果設(shè)定的P＜=Ps，要求將P個(gè)電極一次布設(shè)完畢，在系統(tǒng)啟動(dòng)之后無(wú)需搬動(dòng)測(cè)線電極就可完成測(cè)量；如果P＞=Ps，測(cè)量前應(yīng)布設(shè)好Ps個(gè)電極，系統(tǒng)啟動(dòng)后，隨著測(cè)量過(guò)程的進(jìn)展，顯示屏?xí)o出提示，要求操作員逐段地將電極由后向測(cè)線前進(jìn)方向延伸布設(shè)，直至整個(gè)測(cè)線的測(cè)量完成；f.進(jìn)入操作菜單第三項(xiàng)可進(jìn)行極距系數(shù)(N)的設(shè)定。所謂極距系數(shù)則是確定極距間隔大小的一個(gè)因子(用N來(lái)表示)，比如說(shuō)，N=1時(shí)為最小極距等于相鄰兩電極的距離，N=2時(shí)，極距是N=1的兩倍，依次類推；g.本轉(zhuǎn)換器采用主控制器和電極轉(zhuǎn)換開關(guān)分離式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換開關(guān)盒安放于測(cè)線的各個(gè)電極旁并與之相聯(lián)，主控制器與電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒之間的聯(lián)接是兩股多芯電纜(37)和(38)，(37)是發(fā)送電纜，內(nèi)含供電電纜A，B；(38)是接收電纜，內(nèi)含測(cè)量電纜M，N、以及電極轉(zhuǎn)換串行控制碼信號(hào)線、移位時(shí)鐘信號(hào)線、開關(guān)盒電路低壓工作電源±12V，+5V)一共有八芯。這兩股電纜從主控制器的面板引出，分別接至測(cè)線排列上離主控制器最近的0#開關(guān)盒(39)的兩個(gè)輸入插頭座，0#開關(guān)盒的另一側(cè)有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸出插頭座，又引出兩股電纜分別聯(lián)至1#開關(guān)盒的兩個(gè)輸入插頭座，依次類推，將全測(cè)線上的所有開關(guān)盒都串接成鏈，形成了整個(gè)系統(tǒng)串行控制式的數(shù)據(jù)采集鏈；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其特征是本轉(zhuǎn)換器包含有整機(jī)硬件的監(jiān)控管理程序、7種模式的電極轉(zhuǎn)換程序;在測(cè)量中，對(duì)于每一種工作模式的每一步轉(zhuǎn)換動(dòng)作只能將電極全排列中的4個(gè)電極分別接通到A.B.M.N四個(gè)公共母線輸入端，每個(gè)電極都具有4種可能的接通狀態(tài)，在一步轉(zhuǎn)換中CPU必須給出的狀態(tài)控制碼位是4×P，對(duì)于每一給定的N值，完成電極全排列的一次掃描測(cè)量需作(4×P-3×N)步電極轉(zhuǎn)換，當(dāng)N＝1變換到N＝16微機(jī)需給出∑(4×P-3×N)個(gè)控制碼位，對(duì)于7種工作模式，共需給出7×∑(4×P-3×N)個(gè)控制碼位;
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征是CPU通過(guò)主機(jī)接口電路(20)向電測(cè)儀主機(jī)發(fā)出“正在轉(zhuǎn)換電極”和“電極轉(zhuǎn)換完畢”的信號(hào)，CPU又從該接口電路讀入電測(cè)儀送來(lái)的“正在采集”和“采集完畢”的信號(hào)，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)“電極轉(zhuǎn)換”和“數(shù)據(jù)采集”動(dòng)作的正常同步關(guān)系;
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征是電極轉(zhuǎn)換的執(zhí)能部件采用功率模擬開關(guān)組，并且將供電電極轉(zhuǎn)換開關(guān)組改用大功率模擬開關(guān)，使之適用于大功率供電作深部勘探;
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征是發(fā)送電纜單獨(dú)分開，便于配接不同的激發(fā)源，也就是說(shuō)本發(fā)明既可用作電偶源的發(fā)送接收轉(zhuǎn)換控制器，也適用于磁偶源的發(fā)射接收轉(zhuǎn)換控制器，即配合電磁勘探發(fā)送設(shè)備及接收設(shè)備就可組成大排列的電磁勘探系統(tǒng);視各種勘探方法的不同要求，做電偶源接收時(shí)可采用金屬電極或不極化電極做測(cè)量電極，做磁偶源接收時(shí)可聯(lián)接接收線圈;
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征是發(fā)送電纜單獨(dú)分開，使系統(tǒng)不但能單系統(tǒng)工作，(即一臺(tái)轉(zhuǎn)換器配一臺(tái)接收主機(jī)布設(shè)一條測(cè)線，發(fā)送接收自成體系沿測(cè)線進(jìn)行測(cè)量);也能雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)工作(即用兩個(gè)或三個(gè)單系統(tǒng)排列出兩條或三條平行的測(cè)線，用同步時(shí)鐘統(tǒng)一節(jié)拍，在其中一個(gè)系統(tǒng)的發(fā)送電極轉(zhuǎn)換動(dòng)作的控制之下，各系統(tǒng)可完成接收各自測(cè)線上電極控制和信號(hào)接收，這種陣列式的多系統(tǒng)工作方式，能同時(shí)完成一個(gè)面積上的多測(cè)線測(cè)量，有利于進(jìn)行三維電法勘探;
7.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征是本轉(zhuǎn)換器也能與多通道的電測(cè)主機(jī)配套使用，即一個(gè)接收通道配接一臺(tái)電極轉(zhuǎn)換器布設(shè)出一條測(cè)線，也可實(shí)現(xiàn)多測(cè)線面積型陣列布設(shè)，而且同步簡(jiǎn)易，工作效率高;
8.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征是本轉(zhuǎn)換器可使用單個(gè)電極轉(zhuǎn)換開關(guān)盒串接，測(cè)量電極個(gè)數(shù)可靈活增減，另外還提供一種以若干個(gè)電極為一單元的組合電纜(比如10個(gè)電極為基本組合單元)，即把10個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)盒固定串接起來(lái)，在這組合單元的兩側(cè)分別裝有輸入輸出插頭座，以便組合單元之間的兩兩相聯(lián)，這一多盒組合電纜方式簡(jiǎn)化和加速了現(xiàn)場(chǎng)的電纜布設(shè)工作。
全文摘要
大功率電測(cè)微機(jī)控制多路電極轉(zhuǎn)換器屬地球物理電法勘探專用設(shè)備。特點(diǎn)是在分離式結(jié)構(gòu)、串行電纜和分布控制法的基礎(chǔ)上，加大各開關(guān)盒中發(fā)送電極轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力和對(duì)應(yīng)模擬電子開關(guān)的功率容量，并且將發(fā)送電纜單獨(dú)分出；使得本裝置既能作高密度電阻率測(cè)量和常規(guī)電法勘探長(zhǎng)測(cè)線的數(shù)據(jù)采集；還能應(yīng)用于石油、天然氣、金屬礦等領(lǐng)域的深層大功率勘探中作為電磁勘探系統(tǒng)中的發(fā)送(發(fā)射)與接收的控制轉(zhuǎn)接裝置。
文檔編號(hào)G05B15/02GK1108391SQ9410148
公開日1995年9月13日 申請(qǐng)日期1994年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月3日
發(fā)明者李志武, 周燕云 申請(qǐng)人:地質(zhì)礦產(chǎn)部機(jī)械電子研究所