CN204044378U - 高精度连续剖面叠加电位仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高精度连续剖面叠加电位仪，主要针对现有电位仪采用单点测量导致仪器分辨率低、采集信号受外界电磁场干扰影响大而设计。本实用新型，包括壳体、设置在所述壳体上的显示器以及设置在所述壳体内的控制器，所述控制器电连接信号采集单元和信号分析单元，其中所述信号采集单元包括设置在所述壳体外部的电极系、所述电极系通过电缆连接的电极多路调节器以及浮点放大器、去假滤波器和A/D转换器，所述信号分析单元包括同步叠加奇异值剔除器、数据存储与处理器。

Description

高精度连续剖面叠加电位仪

技术领域

本实用新型涉及一种高精度连续剖面叠加电位仪。

背景技术

自然电场法在寻找金属矿、煤以及在水文地质、工程地质工作中都有一定的应用。它的优点是不需要供电电源，工作速度快，成本低。缺点是非矿异常和干扰(如工业游散电流等)较多，严重影响了自然电场法的应用。

自然电位形成的原因多，干扰因素多，测量精度等问题一直影响着自然电位在地球物理勘探中的应用。测量精度主要是由仪器设备的稳定性、抗干扰能力及测量方法决定的。所以提高仪器设备的稳定性和抗干扰能力是自然电位测量方法的关键。

为了更好的开展自然电场法的工作，高精度连续剖面叠加自然电位仪是使自然电场法更好的应用于地球物理勘测领域的关键。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种准确率高，效果较好的高精度连续剖面叠加自然电位仪。

为达到上述目的，本实用新型高精度连续剖面叠加电位仪，包括壳体、设置在所述壳体上的显示器以及设置在所述壳体内的控制器，所述控制器电连接信号采集单元和信号分析单元，其中所述信号采集单元包括设置在所述壳体外部的电极系、所述电极系通过电缆连接的电极多路调节器以及浮点放大器、去假滤波器和A/D转换器，所述信号分析单元包括同步叠加奇异值剔除器、数据存储与处理器。

进一步地，所述电极系包括16根不极化电极，所述不极化电极和所述电极多路调节器通过32芯高强度防水电缆连接。

进一步地，所述控制器还连接有用于检测所述不极化电极是否正常的测量接地电阻按钮，所述接地电阻按钮设置在所述外壳上。

进一步地，所述按钮为触摸式按钮。

进一步地，所述控制器上分别设置有电极多路调节器插槽、浮点放大器插槽、去假频滤波器插槽、A/D转换器插槽、数据存储与处理器插槽和显示器插槽，所述电极多路调节器、浮点放大器、去假频滤波器、A/D转换器、数据存储与处理器和显示器分别与所述控制器通过插槽结构电连接。

进一步地，所述控制器为单片机。

进一步地，所述显示器为8寸彩色的液晶显示屏。

本实用新型高精度连续剖面叠加电位仪，结构合理，该电位仪可以由操作人员通过接地电阻按钮检查每根电极的接地情况，可以任意选择叠加次数，实时观察实测曲线的形态，提高了观测数据的质量，准确率提高，观测效果更好。

附图说明

图1是本实用新型高精度连续剖面叠加电位仪的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，本实用新型高精度连续剖面叠加自然电位仪，包括主机和外围辅助设备，所述主机9上设置有显示器1、电极多路调节器2、浮点放大器3、去假频滤波器4、A/D5、同步叠加奇异值剔除、数据存储与处理，所述主机与外围传感器(不极化电极)10通过32芯高强度防水电缆连接，所述电极多路调节器装置与主机有插槽相连接，浮点放大器、去假频滤波器、A/D与主机电连接，同步叠加奇异值剔除、数据存储与处理部分内置于主机的处理器内。外围设备包括电极系7和电缆8，其中电极系含有16根不极化电极10、电缆是把采集传感器(不极化电极)和主机联系起来的纽带，主机通过电缆把指令下达给采集传感器。

当不极化电极采集到电位信息时，通过浮点放大器、去假频滤波器、A/D等转换传递到主机的处理器内，由处理器对其进行同步叠加奇异值剔除，判断采集的电位信息符合规范要求时，将采集的信息叠加到该点的采集数据中，如果判断采集的电位信息不符合规范要求时，将采集的信息放弃，重新采集，直至达到预定的叠加次数，最终将数据通过显示器进行显示。

新型高精度连续剖面叠加自然电位仪，主机显示器为8时高清晰彩色液晶显示屏。

新型高精度连续剖面叠加自然电位仪，主机面边上设计有测量接地电阻的按钮，操作员可以在测量前查看每个通道上不极化电极的接地情况，对不符合要求的电极及时处理。

新型高精度连续剖面叠加自然电位仪，主机的面板采用具有性价比高，稳定性好，功耗低，防尘，防水，防刮耐用等特点的电容式触摸按键，且在面板上两端设计有长8厘米、高1.5厘米的硬质橡胶手柄。

新型高精度连续剖面叠加自然电位仪，主机上设置有电极多路调节器槽、浮点放大器和去假频滤波器槽、A/D模块槽、处理器模块槽和显示器模块槽，所述电极多路调节器、浮点放大器和去假频滤波器、A/D模块、处理器模块和显示器模块分别位于电极多路调节器槽、浮点放大器和去假频滤波器槽、A/D模块槽、处理器模块槽和显示器模块槽内。主机面板上右上角有一32芯的航空插头，用已连接32芯高强度防水电缆。

本实用新型的高精度连续剖面叠加自然电位仪，主要解决常规自然电位法采用单点测量导致仪器分辨率低、采集信号受外界电磁场干扰影响大等问题。其特征在于：在仪器外壳内包含有一个32芯航空接头、电极多路调节器、一块采集电路及控制电路板。该仪器在仪器设计和数据处理等方面有一下特点：

(1)使用自备蓄电池的便携式工控机，主频在200MHz以上，内存32MB，硬盘3.2GB。这样不仅信号采集的速度和精度大大提高，且可以装配先进的计算机软件和大型计算程便于数据管理和实时计算分析。

(2)由于信号较弱，所以采用了多级放大和可编程放大。为消除共模干扰，采用高性能的差分对管功率放大器。对于它的各项指标均有较高的要求，这些指标中关键是低噪声、增益、频带宽、输入和输出阻抗、稳定性及动态范围等项，可以在解决了噪声指标的基础上再作进一步的调整。欲使获得良好的低噪声特性，除了选用高性能的低噪声器件，还需要对电路作周密的设计及调试。一般程序可归纳如下：首先，根据噪声指标、不极化电极的阻抗特性及频带等指标来确定电路及所使用的元器件；在调整过程中，要对器件的工作点及匹配等作反复试验，以获得最小噪声系数；最后，根据放大器的非噪声指标来调整后续电路。要获得低噪声，合理地屏蔽、安装、调试也是不可忽视的环节，其中以屏蔽措施尤为重要。

(3)由于外界存在较强的50Hz工频干扰，所以采用自适应滤波法。

用自适应滤波法能够很好地消除50Hz工频干扰。它要实现自适应滤波，首先必须选择一路参考通道，从中取出参考信号50Hz工频及其谐波，与的信号中的50Hz工频及其谐波相对应，而与信号中的50Hz频率分量无关。将参考信号和受干扰的信号叠加相减可消除50Hz工频干扰。

(4)高精度连续剖面叠加自然电位仪的开发，采用现代计算机技术和大规模集成技术，实现高速采集、快速处理、实时显示，采用无固定地址编码技术，实现自动寻址功能。在实际探测中，根据所测叠加自然电位的色谱图像，分析判断异常的位置和性质等。主机能实时显示自然电位的数据、曲线或色谱图等；对实测数据采用数据库管理，具有数据编辑、平滑滤波、远电极补偿、统计处理、地形校正、剖面连接等预处理功能；有数据分析功能和具有绘制剖面曲线的功能。该仪器设计思想新颖、结构合理、数据采集和处理功能完备、电子开关选址灵活。该仪器采用计算机与采集主板一体化设计；分布式电极转换开关采用无固定地址编码技术；专用抗干扰电缆，解决了电缆开关的防水问题。采集控制软件增加了多种数字滤波，有效地抑制了干扰，提高了仪器测量的分辨率和稳定性。该仪器在自然电位探测中技术指标和功能总体上达到国际先进水平。

(5)使用此种仪器在单片机的控制下选择距离待测地层点最近的泥岩作为参考电极，测量待测地层点与此参考电极之间的电位差，将此电位差记录下来上传至地面测井数据记录仪，得到自然电位曲线。具有分辨率高、信号幅度稳定、测量不易受外界电磁场干扰等特点

1、本实用新型高精度连续剖面叠加自然电位仪是供野外使用的，要求体积小、重量轻、功耗低、存储量大、耐高温、耐低温和防水、防磁等；

2、本实用新型，自然电场信号的特点是动态范围大，信号很弱，所以仪器应具有分辨率高、抗干扰能力强、采样速度快和动态范围大等特点；

3、本实用新型，自然电场法的观测方式电位观测、梯度观测和环形观测。因此仪器的观测方式也应可供相应选择；

4、本实用新型，多测道、叠加次数根据需要确定、同步连续剖面观测技术，一次布极可以完成多个测点的测量工作，且在一定的时间段内，每个测点可取得多个采集数据；

5、本实用新型，仪器的测道数为16道，可实现多道时序记录，仪器测量精度为0.01mv，仪器自动记录观测数据，使原始资料更真实、可靠。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种高精度连续剖面叠加电位仪，其特征在于：包括壳体、设置在所述壳体上的显示器以及设置在所述壳体内的控制器，所述控制器电连接信号采集单元和信号分析单元，其中所述信号采集单元包括设置在所述壳体外部的电极系、所述电极系通过电缆连接的电极多路调节器以及浮点放大器、去假滤波器和A/D转换器，所述信号分析单元包括同步叠加奇异值剔除器、数据存储与处理器。

2.根据权利要求1所述的高精度连续剖面叠加电位仪，其特征在于：所述电极系包括16根不极化电极，所述不极化电极和所述电极多路调节器通过32芯高强度防水电缆连接。

3.根据权利要求2所述的高精度连续剖面叠加电位仪，其特征在于：所述控制器还连接有用于检测所述不极化电极是否正常的测量接地电阻按钮，所述接地电阻按钮设置在所述外壳上。

4.根据权利要求3所述的高精度连续剖面叠加电位仪，其特征在于：所述按钮为触摸式按钮。

5.根据权利要求1所述的高精度连续剖面叠加电位仪，其特征在于：所述控制器上分别设置有电极多路调节器插槽、浮点放大器插槽、去假频滤波器插槽、A/D转换器插槽、数据存储与处理器插槽和显示器插槽，所述电极多路调节器、浮点放大器、去假频滤波器、A/D转换器、数据存储与处理器和显示器分别与所述控制器通过插槽结构电连接。

6.根据权利要求1所述的高精度连续剖面叠加电位仪，其特征在于：所述控制器为单片机。

7.根据权利要求1所述的高精度连续剖面叠加电位仪，其特征在于：所述显示器为8寸彩色的液晶显示屏。