CN202182948U - 分布式循环电法探测仪器电极转换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是有关于一种分布式循环电法探测仪器电极转换装置，包括控制结构和分布式结构，所述的控制结构中，其每一输入极与分布式结构的每个输入端之间各有一个开关控制导通；分布式结构中包括多个电极，每个电极各通过一个继电器与一个分布式结构的输入端及其对应输出端连接；连接于同一分布式结构输入端的多组电极-继电器之间并联。本实用新型可在只进行单层监测及精度要求不很高的情况下，进行单数层(即：第一层，第三层，第五层......)数据监测，采用了巧妙的电路结构，节省了电极开关数量，从而节省了硬件成本和电路功耗，更适于广泛推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高密度电法探测仪器，特别是涉及一种分布式循环电法探测仪器电极转换装置。
背景技术
电法勘探是一种常用的物探方法，是在水文、工程与环境地质勘探和调查中应用十分广泛的一种探测手段。高密度电法是采用电极转换装置，使得电极切换自动进行，避免了人工跑极的麻烦。一般野外工作时，采用分布式高密度电法进行测试，不必每个电极用一个电缆，可以少铺设电缆。
例如第200820233386.0号中国专利“海床蚀积动态过程电阻率监测装置”，以及第200810249769.1号中国专利“海床蚀积动态过程电阻率监测方法及装置”，就是利用电法监测海床侵蚀淤积的实际案例。
请参阅图1、图2所示，常用的高密度电法探测仪器通常采用进行多层检测，第一及第二层探测如图所示，三层及三层以上依此类推可得，通过该监测方法可获得如图3所示的地质剖面图，并获取地层深处的地质情况。
请参阅图4、图5所示，2004年3月出版的《地质装备》公开了一种“分布式高密度电法仪电极转换装置设计”，文献作者为郑采君。在该装置中，每增加一个电极需要增加4个电极转换开关，及与其配套的驱动电路。每一个分布式部分，用四个开关控制电极接到A、M、N、B四个中的一个。
上述现有的高密度电法探测仪器在实际使用中仍存在以下不足：
1、有时候需要采用单层监测，例如用于海洋环境等环境的电阻率测试，即图1所示情况，这种情况下，并没有专门用于监测单层电阻率的单独的电路；
2、每增加一个电极就需要增加四个开关，硬件开销比较大，功耗也增加不少。
由此可见，上述现有的高密度电法探测仪器在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种仅针对高密度电法的一层探测，更节省硬件成本和电路功耗的新型结构的分布式循环电法探测仪器电极转换装置，是当前业界极需改进的目标。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种分布式循环电法探测仪器电极转换装置，使其仅针对高密度电法的一层探测，更节省硬件成本和电路功耗，从而克服现有的高密度电法探测仪器的不足。
为解决上述技术问题，本实用新型一种分布式循环电法探测仪器电极转换装置，包括控制结构和分布式结构，所述的控制结构中，其每一输入极与分布式结构的每个输入端之间各有一个开关控制导通；分布式结构中包括多个电极，每个电极各通过一个继电器与一个分布式结构的输入端及其对应输出端连接；连接于同一分布式结构输入端的多组电极-继电器之间并联。
作为本实用新型的一种改进，其采用四极测探排列A-M-N-B。
所述的继电器驱动芯片采用分立元件或ULN2003驱动。
采用这样的结构后，本实用新型可在只进行单层监测及精度要求不很高的情况下，进行单数层(即：第一层，第三层，第五层......)数据监测，采用了巧妙的电路结构，节省了电极开关数量，从而节省了硬件成本和电路功耗，更适于广泛推广使用。
附图说明
上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是现有高密度电法探测仪器的第一层探测示意图。
图2是现有高密度电法探测仪器的第二层探测示意图。
图3是电法获得的地质剖面图例。
图4是现有高密度电法探测仪器的控制部分原理图。
图5是现有高密度电法探测仪器的分布式电极转换装置原理图。
图6是本实用新型分布式循环电法探测仪器电极转换装置的总体结构示意图。
图7是本实用新型分布式循环电法探测仪器电极转换装置的主控端控制结构示意图。
图8是本实用新型分布式循环电法探测仪器电极转换装置一个控制单元4个电极的分布式结构示意图。
图9是本实用新型分布式循环电法探测仪器电极转换装置一个控制单元8个电极的分布式结构示意图。
图10是本实用新型分布式循环电法探测仪器电极转换装置一个控制单元8个电极的另一种分布式结构示意图。
具体实施方式
请参阅图6所示，本实用新型分布式循环电法探测仪器电极转换装置，包括主控部分控制结构和分布式结构。
其中，控制结构的每一输入极与分布式结构的每个输入端之间各有一个开关控制导通；分布式结构中包括多个电极，每个电极各通过一个继电器与一个分布式结构的输入端及其对应输出端连接；连接于同一分布式结构输入端的多组电极-继电器之间并联。
请配合参阅图7所示，以采用四极测探排列A-M-N-B为例来说，用四个开关K1-K4控制A和端口1-4中的一个相接；同理，用开关K5-K8控制M和端口1-4中的一个相接；用开关K9-K12控制N和端口1-4中的一个相接；用开关K13-K16控制B和端口1-4中的一个相接。主控部分通过CPU控制同一输入极的4个开关同一时刻只能有一个导通，且AMNB不能同时和端口1-4中的同一个相接，使得接入线可以接入1、2、3及4中的任意一个出口。采用本实用新型的设计，在主控部分增加一级电极开关，即给每一个接入线设置4个开关。
请配合参阅图8所示，在一个控制单元4个电极的分布式结构中，使其输入端1IN、2IN、3IN和4IN与电极1、2、3和4之间分别有一个开关/继电器控制对应两者的接通和断开状态，一个开关控制一个电极，电极与分布式结构的输入端及其对应输出端一一对应连接：用继电器RELAY1控制电极1是否和分布式结构的输入端1IN相接；同理，用RELAY2控制电极2是否和2IN相接；用RELAY3控制电极3是否和3IN相接；用RELAY4控制电极4是否和4IN相接。
请配合参阅图9、图10所示，在一个控制单元8个电极的分布式结构中，仍然为一个开关控制一个电极，一个电极连接分布式结构的一个输入端及其对应输出端，而每个输入端及其对应输出端之间连接有两个相互并联的电极-继电器组：用继电器RELAY1控制电极1是否和1IN相接；用RELAY2控制电极2是否和2IN相接；用RELAY3控制电极3是否和3IN相接；用RELAY4控制电极4是否和4IN相接；RELAY5控制电极5是否和1IN相接；REALY6控制电极6是否和2IN相接；REALY7控制电极7是否和3IN相接；REALY8控制电极8是否和4IN相接。
上述分布式结构，可以根据放置电极个数不同进行简单的更改，在CPU的IO口够用的情况下，一个分布式单元可以放4的任意倍数个(如4，8，12等)电极。
本实用新型在主控部分增加了一级开关阵列，使得AMNB四个极可以和1，2，3，4四个接口中的任意一个相连，从而使得电极可以和AMNB中的任意一个相接，并可各通过一个开关控制电极与确定接口之间导通和断开。
以图7和图9所示结构为例，如果想使用电极4-7作为测试用的AMNB，则让图7中的K4、K5、K10及K15闭合，其他断开；同时让图9中的RELAY4-RELAY7闭合，其他断开。这样，A通过端口4与电极4接通，M通过端口1与电极5接通，N通过端口2与电极6接通，B通过端口3与电极7接通。其他可以类似得到。
本实用新型的附图及上述实施例均以Wenner测试为例，但是也适用于其他二级、三级及四极电阻率测试结构情况。具体来说，如果是二级情况，就只用到IN1，IN2，OUT1及OUT2，开关只用到RELAY1，RELAT2，RELAY5及RELAY6四个，电极用和开关相连接的电极。如果一个单元里面电极数量不是8个，用到的输入输出接口线同样是IN1，IN2，OUT1及OUT2，用到的开关和电极也可以类似的确定。
本实用新型中驱动继电器工作的芯片可采用ULN2003，也可以用三极管或者其他驱动芯片替代。
采用本实用新型分布式循环电法探测仪器电极转换装置，增加一个电极只需要增加一个开关，极大的减小了硬件开销和功耗。电极数量大于3，每增加一个电极，就可节省3个开关。而分布式的高密度电法探测仪器，一般电极的数量都为几十个以上，以用50个电极进行监测为例来说，本实用新型需要16+50＝66个开关及相应的控制电路，而如果采用传统电路结构则需要3+50×4＝203个，两者相比较节省了203-66＝127个开关。因此，本实用新型特别适用于电极个数比较多的情况，这也是最为常用的情况，用的电极数量越多，节省开关的数量越可观，相对地硬件开销也更为节省。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种分布式循环电法探测仪器电极转换装置，包括控制结构和分布式结构，其特征在于：
所述的控制结构中，其每一输入极与分布式结构的每个输入端之间各有一个开关控制导通；
分布式结构中包括多个电极，每个电极各通过一个继电器与一个分布式结构的输入端及其对应输出端连接；
连接于同一分布式结构输入端的多组电极-继电器之间并联。
2.根据权利要求1所述的分布式循环电法探测仪器电极转换装置，其特征在于其采用四极测探排列A-M-N-B。
3.根据权利要求1或2所述的分布式循环电法探测仪器电极转换装置，其特征在于所述的继电器采用分立元件或ULN2003驱动。
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|---|---|---|---|---|
| CN103941689A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 一种海底观测网电极切换和维护系统 |
| CN105589106A (zh) * | 2015-09-15 | 2016-05-18 | 青岛理工大学 | 一种层次式高密度电法仪器电极转换装置 |
| CN109374944A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-02-22 | 中国地质大学（武汉） | 水下多电极间电压测量装置 |
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