CN106026309A - 直流电法仪及供电电源智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流电法仪及供电电源智能控制方法。该直流电法仪包括测量仪和为测量仪供电的供电电源。供电电源包括多个电池和与多个电池分别连接的多个控制开关，测量仪包括第一电位差测量组件和处理器，处理器分别与第一电位差测量组件和多个控制开关相连。第一电位差测量组件用于测量第一测量电极和第二测量电极之间的电位差，并发送至处理器。处理器用于判断电位差是否超出预设电位差范围，若超出范围，处理器则向控制开关发出控制信号，以使各控制开关导通或者断开，改变电池的接入个数，使第一测量电极和第二测量电极之间的电位差在预设电位差范围内。该直流电法仪能智能调节供电电源输出电压，提高了作业效率、数据质量及解释精度。

Description

直流电法仪及供电电源智能控制方法

技术领域

本发明涉及地矿勘测、工程物探技术领域，具体而言，涉及一种直流电法仪及供电电源智能控制方法。

背景技术

地壳是由不同的岩石、矿体和各种地质构造所组成，它们具有不同的导电性、导磁性、介电性和电化学性质。根据这些性质及其空间分布规律和时间特性，人们可以推断矿体或地质构造的赋存状态(形状、大小、位置、产状和埋藏深度)和物性参数等，从而达到勘探的目的。直流电法勘探(包括常规电法和高密度电法)是以研究地壳中各类岩石、矿物等的电阻率、极化率等的差异，利用人工电场空间和时间分布规律来解决地质问题或寻找有用矿产的一类地球物理勘探方法。直流电法勘探广泛应用于寻找金属、非金属矿床、勘查地下水资源和能源、解决某些工程地质(铁路、机场和公路勘查及桥梁选址等)及深部地质问题等。

直流电法勘查的基本原理是：通过供电电极A、B给地下供给电流I_AB，通过测量测量电极M和测量电极N之间的电位差△U，从而结合装置系数K就可以获得测量点的视电阻率或者通过测量电极M和测量电极N之间随时间t缓慢衰减的纯激电二次场电位差△U₂，计算视极化率

目前，直流电法勘查(包含常规电法和高密度电法)设备在实际测量中，经常遇到小极距测量电极M和测量电极N采集电位差超量程或低于标准值(如铁路工程勘查规范要求电位差不得低于0.3mV的标准值，低于0.3mV则存在数据不稳定性，需进行复测)，遇到这种情况，采取的方法有两种：一是现场操作员手动调节直流供电电源电压。二是软件直接丢掉该点数据，这样数据的缺失会影响数据质量和后续解释的精确度。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种能智能调节供电电源输出电压的直流电法仪，以及应用于直流电法仪的供电电源智能控制方法，以提高作业效率、数据质量，进而提高解释精度。

本发明较佳实施例提供一种直流电法仪，包括测量仪和为所述测量仪供电的供电电源，所述供电电源包括多个电池和与所述多个电池分别连接的多个控制开关，所述测量仪包括第一电位差测量组件和处理器，所述处理器分别与所述第一电位差测量组件和所述多个控制开关相连。

所述第一电位差测量组件用于测量第一测量电极和第二测量电极之间的电位差，并将所述电位差发送至所述处理器，所述处理器用于判断所述电位差是否超出预设电位差范围，如果所述电位差超出所述预设电位差范围，所述处理器则向所述控制开关发出控制信号，以使各所述控制开关导通或者断开，从而改变所述电池的接入个数，调整所述供电电源的输出电压，使所述第一测量电极和第二测量电极之间的电位差在所述预设电位差范围内。

进一步地，所述控制开关包括继电器和三极管，所述三极管的基极与所述处理器相连、集电极与所述继电器相连且发射极接地，所述继电器与所述电池相连。所述处理器用于，通过控制所述三极管的导通控制所述继电器的断开，通过控制所述三极管的截止控制所述继电器的闭合。

进一步地，所述控制开关还包括二极管，所述二极管与所述继电器反向并联。

进一步地，所述控制开关有八个，所述电池有八个，所述控制开关与所述电池一对一连接。

进一步地，所述电池为充电电池。

进一步地，所述供电电源还包括充电保护电路，所述充电保护电路与所述电池相连。

进一步地，所述测量仪还包括用于与外接设备通信的通信组件。

进一步地，所述直流电法仪还包括远程监控系统，所述远程监控系统包括远程监控端、中央服务器、以及连接远程监控端与中央服务器的传输单元。

所述远程监控端用于监控所述测量仪的运行状态，所述中央服务器用于接收所述远程监控端的监控数据，并对所述测量仪的运行状态进行控制，所述传输单元用于实现所述远程监控端与所述中央服务器之间的数据传输。

进一步地，所述测量仪还包括用于测量输入端电位差的第二电位差测量组件，所述第二电位差测量组件与所述处理器相连。所述处理器还用于，在所述第二电位差测量组件测量到的输入端电位差超出所述测量仪的额定电压时，向所述控制开关发出断开信号，调整所述供电电源的输出电压，使所述输入端电位差在所述测量仪的额定电压内。

本发明另一较佳实施例提供一种供电电源智能控制方法，应用于直流电法仪，所述直流电法仪包括测量仪和为所述测量仪供电的供电电源，所述供电电源包括多个电池和与所述多个电池分别连接的多个控制开关，所述测量仪包括第一电位差测量组件和处理器，所述处理器分别与所述控制开关和电位差测量组件相连，所述方法包括：

所述第一电位差测量组件测量第一测量电极和第二测量电极之间的电位差，并将所述电位差发送至所述处理器；

所述处理器判断所述电位差是否超出预设电位差范围，如果所述电位差超出所述预设电位差范围，则向所述控制开关发出控制信号；

所述控制开关根据所述控制信号导通或者断开，改变所述电池的接入个数，调整所述供电电源的输出电压，使所述第一测量电极和第二测量电极之间的电位差在所述预设电位差范围内。

本发明提供的直流电法仪，通过设置处理器和控制开关等，智能(自动)控制供电电源的输出电压，使测量电极采集电位差在量程范围内且不低于标准值，从而提高了作业效率、数据质量，进而提高了解释精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的一种直流电法仪的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例提供的一种直流电法仪的另一结构示意图。

图3为本发明较佳实施例提供的控制开关的电路原理图。

图4为本发明较佳实施例提供的另一种直流电法仪的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例提供的一种供电电源智能控制方法的流程图。

各附图标记对应的名称如下所示：

500-直流电法仪；

1-测量仪，11-第一电位差测量组件，12-处理器；

13-第二电位差测量组件，14-通信组件，15-远程监控端；

2-供电电源，21-电池，22-控制开关；

3-中央服务器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1，本发明实施例提供一种直流电法仪500，包括测量仪1和为所述测量仪供电的供电电源2。所述测量仪1包括第一电位差测量组件11和处理器12。所述供电电源2包括多个电池21和与所述多个电池21分别连接的多个控制开关22(图1中示例性地示出了一个电池21与一个控制开关22)。所述处理器12分别与第一电位差测量组件11和所述多个控制开关22相连。

所述第一电位差测量组件11用于测量第一测量电极和第二测量电极之间的电位差。请参阅图1和图2，在本发明实施例的一种具体的实施方式中，所述第一测量电极为测量电极M，所述第二测量电极为测量电极N。所述第一电位差测量组件11分别与测量电极M和测量电极N和所述处理器12相连。所述第一电位差测量组件11测量测量电极M和测量电极N之间的电位差，并将所述电位差发送至所述处理器12。

所述处理器12用于判断所述测量电极M和测量电极N之间的电位差是否超出预设电位差范围，即是否大于所述测量仪1的设计量程或者小于工作要求的标准值。如果所述电位差超出所述预设电位差范围，所述处理器12则向所述控制开关22发出控制信号。

所述处理器12通过信号/电源接口与所述控制开关22相连。

各所述控制开关22根据所述控制信号导通或者断开，从而改变所述电池21的接入个数，调整所述供电电源2的输出电压，使所述测量电极M和测量电极N之间的电位差在所述预设电位差范围内。所述控制开关22可以为继电器或可控硅开关等。可选地，在本实施例里，所述控制开关22为继电器开关。

在本实施例的一种具体的实施方式中，各个所述控制开关22的结构相同，请参阅图3，所述控制开关22包括继电器K1、二极管D1和三极管T1。三极管T1可以是PNP型或NPN型三极管。可选地，在本实施例中，所述三极管T1为NPN型三极管。

所述三极管T1的基极通过电阻R1与所述处理器12相连，用于接收处理器12输出的控制信号RELAY1。所述三极管T1的集电极与所述继电器K1相连且发射极接地。所述继电器K1与电源信号VDD相连，以使用该电源信号VDD供电，VDD为所述处理器12输出的电源信号。所述继电器K1的常闭触点与电池BT1相连。在本实施例中，所述电池BT1是与所述控制开关22相连的电池21。

所述二极管D1与所述继电器K1反向并联，连接于所述电源信号VDD以及三极管T1的集电极之间。即，所述二极管D1的阳极与所述电源信号VDD连接、阴极与所述三极管T1的集电极连接。所述处理器12发出的控制信号DELAY1控制所述三极管T1导通或截止。当所述三极管T1由导通变为截止时，继电器K1的衔铁由吸合变为断开并产生高压反向电动势，会对电路造成影响或破坏电路中的电子元件(三极管T1和继电器K1等)。在继电器K1两端反向并联的二极管D1可用来消耗这个反向电动势，保护电路中的电子元件(三极管T1和继电器K1等)免受破坏。

通过上述设置，在实际测量时，当测量电极M和测量电极N之间的电位差超出所述测量仪1设计量程后，所述处理器12输出VDD电源信号和RELAY1控制信号。RELAY1控制信号为高电平控制信号，所述三极管T1导通，所述继电器K1断开，电池21不输出电压，所述供电电源2输出电压减小，测量电极M和测量电极N之间的电位差也相应减小。当测量电极M和测量电极N之间的电位差低于工作要求的标准值时，所述处理器12输出VDD电源信号和RELAY1控制信号。RELAY1控制信号为低电平控制信号，所述三极管T1截止，所述继电器K1闭合，电池21输出电压，所述供电电源2输出电压增大，测量电极M和测量电极N之间的电位差也相应增大。

其中，控制开关22和电池21的数量可以灵活选择，可选地，在本实施例中，所述控制开关22有八个，所述电池21有八个，所述控制开关22与所述电池21一对一连接。所述八个控制开关22均与处理器12连接，处理器12输出八个控制信号控制所述八个控制开关22，继而控制输出八个档位的电压。

在进行测量时，处理器12的控制方式有多种。例如：如果所述电位差超出所述测量仪1的设计量程，所述处理器12则向一个所述控制开关22输出高电平控制信号和电源信号，所述三极管T1导通，所述继电器K1断开，电池21不输出电压，所述供电电源2输出电压减小，测量电极M和测量电极N之间的电位差也相应减小。若减小后的电位差仍然超出所述测量仪1的设计量程，所述处理器12则向另一个所述控制开关22输出高电平控制信号和电源信号，再减小所述供电电源2输出电压，直到测量电极M和测量电极N之间的电位差在所述测量仪1的设计量程内。

如果所述电位差小于工作要求的标准值，所述处理器12则向一个所述控制开关22输出低电平控制信号和电源信号，所述三极管T1截止，所述继电器K1闭合，电池21输出电压，所述供电电源2输出电压增大，测量电极M和测量电极N之间的电位差也相应增大。若增大后的电位差仍然小于工作要求的标准值，所述处理器12则向另一个所述控制开关22输出低电平控制信号和电源信号，再增大所述供电电源2输出电压，直到测量电极M和测量电极N之间的电位差大于工作要求的标准值。

应理解，处理器12还可以采用其他控制方式，例如，预先设定不同电位差范围对应的控制方式，控制方式包括控制控制开关22开启或关闭，以及所控制的控制开关22数量，从而实现快速管控。

可选地，在本实施例中，一个所述电池21提供67V的电压输出，所述八个电池21串接。则所述供电电源2最大能提供536V电压，最小能提供67V电压。

可选地，在本实施例中，所述电池21为充电电池。使用充电电池不仅减少了电子垃圾，有利于保护环境，而且充电电池能够多次利用，更加经济实惠。可选地，在本实施例中，所述电池21为18650锂电池串接而成。可选地，在本实施例中，所述供电电源2还包括充电保护电路，所述充电保护电路与所述电池21相连。

请参阅图4，可选地，在本实施例中，所述测量仪1还包括用于测量输入端电位差的第二电位差测量组件13，所述第二电位差测量组件13与所述处理器12相连。在所述第二电位差测量组件13测量到的输入端电位差超出所述测量仪1的额定电压时，所述处理器12向至少一个所述控制开关22发出断开信号，调整所述供电电源2的输出电压，使所述输入端电位差在测量仪1额定电压内。

可选地，在本实施例中，所述测量仪1还包括用于与外接设备通信的通信组件14。所述通信组件14包括WI F I和蓝牙中的至少一种。

可选地，在本实施例中，所述测量仪1还包括远程监控端15，所述远程监控端15设置于所述测量仪的内部。

所述远程监控端15用于监控所述测量仪1的运行状态，并通过所述通信组件14传输给中央服务器3。

所述中央服务器3用于接收所述远程监控端15的监控数据，并通过所述通信组件14对所述测量仪1的运行状态进行控制。所述中央服务器可以设置在电脑或者其他智能终端上。

因此，所述远程监控端15、中央服务器3以及通信组件14构成了远程监控系统。而所述通信组件14也可以称作是实现所述远程监控端15与所述中央服务器3之间数据传输的传输单元。

请参阅图5，本发明实施例还提供了一种供电电源智能控制方法，应用于上述直流电法仪500，所述方法包括：步骤S101、步骤S102和步骤S103。

步骤S101，所述电位差测量组件11测量第一测量电极和第二测量电极之间的电位差，并将所述电位差发送至所述处理器12。

步骤S102，所述处理器12判断所述电位差11是否超出预设电位差范围，如果所述电位差超出所述预设电位差范围，则向所述控制开关22发出控制信号。

步骤S103，所述控制开关22根据所述控制信号导通或者断开，改变所述电池21的接入个数，调整所述供电电源2的输出电压，使所述第一测量电极和第二测量电极之间的电位差在所述预设电位差范围内。

本发明提供的直流电法仪500，通过设置处理器12和控制开关22等，智能(自动)控制供电电源2的输出电压，使测量电极采集电位差在量程范围内且不低于标准值，从而提高了生产效率、数据质量，进而提高了解释精度。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流电法仪，其特征在于，包括测量仪和为所述测量仪供电的供电电源，所述供电电源包括多个电池和与所述多个电池分别连接的多个控制开关，所述测量仪包括第一电位差测量组件和处理器，所述处理器分别与所述第一电位差测量组件和所述多个控制开关相连；

所述第一电位差测量组件用于测量第一测量电极和第二测量电极之间的电位差，并将所述电位差发送至所述处理器，所述处理器用于判断所述电位差是否超出预设电位差范围，如果所述电位差超出所述预设电位差范围，所述处理器则向所述控制开关发出控制信号，以使各所述控制开关导通或者断开，从而改变所述电池的接入个数，调整所述供电电源的输出电压，使所述第一测量电极和第二测量电极之间的电位差在所述预设电位差范围内。

2.根据权利要求1所述的直流电法仪，其特征在于，所述控制开关包括继电器和三极管，所述三极管的基极与所述处理器相连、集电极与所述继电器相连且发射极接地，所述继电器与所述电池相连；

所述处理器用于，通过控制所述三极管的导通控制所述继电器的断开，通过控制所述三极管的截止控制所述继电器的闭合。

3.根据权利要求2所述的直流电法仪，其特征在于，所述控制开关还包括二极管，所述二极管与所述继电器反向并联。

4.根据权利要求2所述的直流电法仪，其特征在于，所述控制开关有八个，所述电池有八个，所述控制开关与所述电池一对一连接。

5.根据权利要求1所述的直流电法仪，其特征在于，所述电池为充电电池。

6.根据权利要求5所述的直流电法仪，其特征在于，所述供电电源还包括充电保护电路，所述充电保护电路与所述电池相连。

7.根据权利要求1所述的直流电法仪，其特征在于，所述测量仪还包括用于与外接设备通信的通信组件。

8.根据权利要求1所述的直流电法仪，其特征在于，所述直流电法仪还包括远程监控系统，所述远程监控系统包括远程监控端、中央服务器、以及连接远程监控端与中央服务器的传输单元；

所述远程监控端用于监控所述测量仪的运行状态，所述中央服务器用于接收所述远程监控端的监控数据，并对所述测量仪的运行状态进行控制，所述传输单元用于实现所述远程监控端与所述中央服务器之间的数据传输。

9.根据权利要求1所述的直流电法仪，其特征在于，所述测量仪还包括用于测量输入端电位差的第二电位差测量组件，所述第二电位差测量组件与所述处理器相连；

所述处理器还用于，在所述第二电位差测量组件测量到的输入端电位差超出所述测量仪的额定电压时，向所述控制开关发出断开信号，调整所述供电电源的输出电压，使所述输入端电位差在所述测量仪的额定电压内。

10.一种供电电源智能控制方法，应用于直流电法仪，其特征在于，所述直流电法仪包括测量仪和为所述测量仪供电的供电电源，所述供电电源包括多个电池和与所述多个电池分别连接的多个控制开关，所述测量仪包括第一电位差测量组件和处理器，所述处理器分别与所述控制开关和电位差测量组件相连，所述方法包括：

所述第一电位差测量组件测量第一测量电极和第二测量电极之间的电位差，并将所述电位差发送至所述处理器；

所述处理器判断所述电位差是否超出预设电位差范围，如果所述电位差超出所述预设电位差范围，则向所述控制开关发出控制信号；

所述控制开关根据所述控制信号导通或者断开，改变所述电池的接入个数，调整所述供电电源的输出电压，使所述第一测量电极和第二测量电极之间的电位差在所述预设电位差范围内。