CN111368386A - 一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型 - Google Patents
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Abstract
一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型,主要由电极板、采集系统和发射板三个部分组成,能够基于现实中施工现场需要,改变其中相应的参数,利用简单易行的模型模拟出施工现场的复杂情况,根据实验数据进行作图、分析等方式,加以对比,进行施工现场的情况进行推断,确定地下情况,减少了现场施工的诸多麻烦,在建造地下空间或者地基时,遇到地下水难以彻底抽尽的问题,能够快速找到渗水的位置,减少不必要的地下幕墙工程,降低施工难度。
Description
技术领域
本发明属于地下探测、地球物理领域,尤其涉及一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型。
背景技术
现有高密度电法仪的测量方式,针对某一地点进行深度测量,由两个发射两个接收电极组成,可以测量其电位、电流信息,计算出该位置的电阻率,自然电位等信息,也可以整体移动测量收发装置,测量某一深度的剖面信息,该仪器的不足之处,测量参数需要不断跟随实际情况调整,仪器移动比较麻烦,探测结果有一定的偶然性,电极数量少,获得的数据有限。
多同性源电极阵列电阻率的地下工程超前探测方法及系统。该探测系统采用A为供电正极,B为供电负极,测量阵列电极的电势,来进行地下介质信息的提取,需要反复测量来减小偶然误差。
阵列电极系成象测井系统,用于地球物理石油测井测量电位梯度信号,计算电阻率剖面成像,进而判断油气水层,但是此发明局限性在于每次只能测出一条电阻率曲线,实验实施困难,需要调整许多参数。
现有的探测系统,在地下施工建造中,遇到地下水抽不尽的问题,无法确定渗水位置以及地下水体的位置,增加了施工难度。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题,本发明一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型,基于现实中施工现场需要,改变其中相应的参数,利用简单易行的模型模拟出施工现场的复杂情况,根据实验数据进行作图、分析等方式,加以对比,进行施工现场的情况进行推断,确定地下情况,减少了现场施工的诸多麻烦,在建造地下空间或者地基时,遇到地下水难以彻底抽尽的问题,能够快速找到渗水的位置,减少不必要的地下幕墙工程,降低施工难度。
一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型分为三部分,第一部分为电极板,采用了8*8阵列电极,阵列大小设置为8*8的64个接收电极阵列,并在板上设置出参考电极和发射电极位置,发射电极位置根据实验模型需要进行位置选定,可以在水体中上、下移动,也可以在接收电极板某个水平位置固定,发射电极、接收电极和参考电极本身采用直径3mm铝材质电极,长度为5cm,并用热熔胶棒粘合在电极板上。
第二部分采集系统部分由64路电路选8路的选通板和采用STM32设计的8路采集板构成。
第三部分为发射板部分,采集板给发射板提供5v启动电源,再由外部主电源提供发射电压,工作时发射板接收到采集提供的信号并产生正向导通,正向关断,反向导通和反向关断的电压信号,输送到电极板的正、负发射电极位置。
电极板上将接收电极以阵列形式排开(8*8),间距5cm矩形阵列。发射电极和参考电极可以改变位置,并将所有电极连接到选通板对应的位置,再将发射电极连接到发射板上,再将选通板引出八路选通信号连接到采集板;并且将采集板的GND和选通板的GND连接,发射板发射极一端和采集板的N共地,发射板可由采集板供vcc5电压启动电路,由外接主电源提供给发射板电压,主电源电压大小可调。再将选通板和采集板与上位机电脑相连,有上位机采集软件控制采集开始和采集结束。发射板的开始供电由采集板信号控制。
在连接好所有电路以后,打开上位机软件,开启选通板、采集板以及主电源,调整电源电压到需要的电压值,一般供电在0v到8v之间,电压值可以根据实际实验模型进行大小调整,之后开始电位信息采集,所采集数据由上位机自动建立文件夹储存到64个txt文件中,并且由上位机软件计算出每个电极上采集的1600个数据,取平均值存储64个数据到另外一个txt文件。
一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型,可以改变相应的正、负以及参考电极相应的位置,获取不同的电位信息,也可以改变模型中水体的电阻率以及局部放置低阻体等,通过控制变量的手段,获取不同的信息,用来对应现实中复杂的地形情况。该探测模型可以比较容易模拟出实际施工现场坑基渗漏的复杂情况,通过模型实验得出的结果和实际现场的数据进行对比,可以更准确的找出地下情况。
附图说明
图1是本发明阵列接收电极排布方式示意图;
图2是本发明系统整体框架示意图;
图3是本发明实验初级接收的8个电极作图结果;
图4是二维电位等高线模拟图;
图5是各板电路部分连接图。
具体实施方式
下面结合实例附图对本发明的具体实施方式进行进一步详细说明。
一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型,可以改变模型的电阻率,用来对应现实施工坑基的复杂状态。也可以改变收、发电极的相对位置,以及异常体的相对位置,对实际情况进行跟准确测量。传统的电极收发系统接收电极数量少,对于地下异常体不容易精确定位。传统高密度电法测深仪器中,接收电极通常排列为以列(和发射电极在一条直线上),本实验模型系统,采用8*8阵列电极,对于地下介质的信息采集更加丰富,定位更加准确,减小误差,模型灵活多变,适应性好,发射电极可以自由移动,放置在阵列电极周围或者中心位置,也可以在水下某一深度放置,电极引出线以行为单位,接入选通电路板。
传统电极电法探测装置可以选择测深和剖面模式,测量单一,探测方式复杂,需要不断移动装置,修改探测参数等,本实验模型,可以将装置参数固定,整体移动,不需要修改参数,直接对阵列电极下方的异常介质进行探测,数据量比较充足,测量准确度较高。
附图2中由发射板、选通板、采集板和电极板以及主电源组成,加上上位机形成一套独立的水下异常体采集系统模型,改变其中的电压参数或者水下异常体,进行不同的模拟实验,可以高效的进行对施工现场模拟,得出有商用价值的地下信息。
附图3为采集到的主电源供电6v,周期为1600ms正向导通,关断,反向导通,关断的周期电压信号,图中显示阵列电极的第一列数据波形情况。
附图4利用matlab软件,对电位二维信息分布进行的迭代,由高斯迭代算法计算出,单边供电100v时的二维点位分布图,分别为立体等高图,和二维图。
发射信号电压值、周期以及发射电极的大小尺寸等可以调整,多组实验结果进行模拟实验。64个接收电极依次连接在选通电路板上,再有选通电路板连接八路采集板,进行和上位机通讯,实时采集传输电位信号,发射电极连接在发射板上,由采集板提供开关信号,控制发射板发射周期性电位信号,每一个完整周期数据采集,可储存十万数据,利用计算机的数据处理能力得出相应的图像结果。根据有限差分迭代算法,可以理论计算出,在均匀介质中阵列电极的二维平面剖面电位分布的等高线。用于和实验模型结果进行对比分析。
Claims (1)
1.一种阵列感应探测地下低阻体的探测系统模型,其特征在于:第一部分为电极,阵列大小设置为8*8的64个接收电极阵列,并在板上设置出参考电极和发射电极位置,发射电极、接收电极和参考电极本身采用直径3mm铝材质电极,长度为5cm,并用热熔胶棒粘合在电极板上;
第二部分采集系统部分由64路电路选8路的选通板和采用STM32设计的8路采集板构成;
第三部分为发射板部分,采集板给发射板提供5v启动电源,再由外部主电源提供发射电压,工作时发射板接收到采集板提供的信号并产生正向导通,正向关断,反向导通和反向关断的电压信号,输送到电极板的正、负发射电极位置;
电极板上将接收电极以8*8阵列形式排开,间距5cm矩形阵列;发射电极和参考电极可以改变位置,将所有电极连接到选通板对应的位置,再将发射电极连接到发射板上,将选通板引出八路选通信号连接到采集板;并且将采集板的GND和选通板的GND连接,发射板发射极一端和采集板的N共地,发射板可由采集板供vcc5电压启动电路,再由外接主电源提供给发射板电压,主电源电压大小可调;再将选通板和采集板与上位机电脑相连,有上位机采集软件控制采集开始和采集结束;发射板的开始供电由采集板信号控制。
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