CN204425186U - 激电法找矿的恒流源发送机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激电法找矿的恒流源发送机系统，其中，所述恒流源发送机系统包括：电压源、电压-电流变换单元及恒流反馈单元；所述电压-电流变换单元电连接于所述电压源与恒流源发送机系统的输出电极之间，用于将电压源转换为恒流源给所述输出电极供电；所述恒流反馈单元电连接所述电压-电流变换单元，用于保持所述电压-电流转换单元输出电流恒定。本实用新型能够纠正我国激电法找矿错误应用电压源发送机系统的失误，使我国激电法正确地测量极化率找矿。

Description

激电法找矿的恒流源发送机系统

技术领域

本实用新型属于地球物理激电法找矿的供电设备，特别涉及一种激电法找矿的恒流源发送机系统。

背景技术

激电法是我国金属资源找矿的主力方法。激电法中常用方法为时域激电法，并且，时域激电法的应用史已达半个多世纪，在时域激电法的供电设备中，一直沿用技术简单的电压源发送机供电,然而，使用电压源发送机供电将导致所测极化率受供电电极极化干扰，使得测得的极化率不是大地真实的极化率。因此，找矿效果受到很大影响。

考虑到时间长，国内已生产大量电压源发送机，全部弃用损失很大，王庆乙等人在理论上弄清了电压源激电与恒流源之间的关系，研制了一种测量电压源供电的波形变化率仪(IPP)，可将电压源供电的错误极化率值校正至恒流源供电正确的极化率值，然而，这种校正错误极化率的方法只是应急的权宜之计。作为正规的激电法找矿系统，应该配备恒流源供电的发送机系统。应该指出，关于恒流源发送机，虽已有论文与专利的报导。但是都不是专门用来解决激电法找矿应用的，其次，都是简单的设想未经实践考验，也未应用于激电法找矿。

实用新型内容

本实用新型提供的激电法找矿的恒流源发送机系统，能够纠正我国激电法错误应用电压源发送机系统的失误，为我国激电法找矿提供正确的供电系统，可进行正确的找矿。

本实用新型的技术方案为提供一种激电法找矿的恒流源发送机系统，其中，所述恒流源发送机系统包括：电压源、电压-电流变换单元及恒流反馈单元；

所述电压-电流变换单元电连接于所述电压源与恒流源发送机系统的输出电极之间，用于将电压源转换为恒流源给所述输出电极供电；

所述恒流反馈单元电连接所述电压-电流变换单元，用于保持所述电压-电流转换单元输出电流恒定。

本实用新型提供的一实施例中，所述恒流源发送机系统还包括换向器，所述换向器电连接于所述电压-电流变换单元与所述输出电极之间，用于将所述恒流源换向为占空比为1:1的双向矩形脉冲电流源。

本实用新型提供的一实施例中，所述电压-电流变换单元包括：一次整流滤波单元、高频逆变单元、升压变压单元及二次整流滤波单元；

所述一次整流滤波单元电连接所述电压源，所述高频逆变单元电连接所述一次整流滤波单元，所述升压变压单元电连接所述高频逆变单元，所述二次整流滤波单元电连接所述升压变压单元，所述换向器电连接所述二次整流滤波单元。

本实用新型提供的一实施例中，所述电压-电流变换单元包括：一次整流滤波单元、高频逆变单元、三档升压滤波电路及三路开关；

所述一次整流滤波单元电连接所述电压源，所述高频逆变单元电连接所述一次整流滤波单元，所述三路开关电连接于所述高频逆变单元及所述三档升压滤波电路之间；

每档升压滤波电路包括：升压变压器，二次整流滤波电路，所述升压变压器电连接所述二次整流滤波电路，所述换向器电连接所述二次整流滤波电路。

本实用新型提供的一实施例中，所述恒流反馈单元包括电流传感器、电压传感器、恒流比较器、微处理器、脉宽控制器；

所述电流传感器串联于所述电压-电流变换单元输出电路中，输出电流检测信号；

所述电压传感器并联于所述电压-电流转换单元输出电路中，输出电压检测信号；

所述微处理器接收所述电流检测信号及所述电压检测信号，并根据所述电流检测信号及所述电压检测信号计算接地电阻；

所述恒流比较器的反相输入端接收所述电流检测信号，所述恒流比较器的同相输入端输入第一参考电压，所述恒流比较器输出电连接所述脉宽控制器；

所述脉宽控制器电连接所述高频逆变单元，用于调整所述高频逆变单元的脉宽；

其中，所述第一参考电压为所述接地电阻与恒流源输出电流的乘积。

本实用新型提供的一实施例中，所述恒流反馈单元还包括限压比较器及开关二极管；

所述限压比较器反相输入端接收所述电压检测信号，所述限压比较器同相输入端输入第二参考电压，所述限压比较器输出电连接所述开关二极管的阳极，所述恒流比较器的输出电连接所述开关二极管的阴极；

其中，所述第二参考电压为恒流源输出最大电压。

本实用新型提供的一实施例中，所述恒流源发送机系统还包括显示单元，所述显示单元电连接所述微处理器，用于显示所述接地电阻的大小及所述电压传感器的测量值及所述电流传感器的测量值。

本实用新型提供一实施例中，所述高频逆变单元由绝缘栅双极性晶体管桥组成。

综上所述技术方案，本实用新型通过电压源、电压-电流变换单元及恒流反馈单元的结构设计可将现有激电法找矿的电压源发送机调整为恒流源发送机，为我国激电法找矿提供正确的供电系统，可进行正确的找矿。

本实用新型再一进步方面，采用开关型恒流恒压原理，输出功率大，效率高，且轻便化，适应我国多山区国情，依靠人力搬运找矿设施，进行施工。

本实用新型另一进步方面，提供三个电压档的恒流源供电，能够匹配各种地电条件(盐碱化，湿地，荒漠化，戈壁滩等)下供电，大幅度提高了激电法找矿信噪比，提高找矿效果。

本实用新型另一进步方面，根据激电法观测需要，可供给不同时基占空比为1:1的双向矩形脉冲电流源，占空比为1:1的双向矩形脉冲的恒流精度具体可达到0.1％～0.5％，可通过二次电位测量达到高精度测量极化率或光电率。

本实用新型另一进步方面，恒流源发送机智能化程度较高，有自检，测量接地电阻以及过温过流等报警功能。

本实用新型另一进步方面，恒流源发送机系统的输入电源采用单相交流发电机与工频市电兼容，使用与维修十分方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例的恒流源发送机系统结构图；

图2为本实用新型另一实施例的恒流源发送机系统结构图；

图3为本实用新型一实施例的恒流源发送机系统的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例恒流源发送机系统恒流电路的原理图；

图5为现有技术中时间域激电电压源供电中梯测量视极化率异常平面图；

图6为本实用新型时间域激电恒流源供电中梯测量视充电率异常平面图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明，本实用新型也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本实用新型的保护范畴。

如图1所示，图1为本实用新型一实施例的恒流源发送机系统结构图，激电法找矿的恒流源发送机系统包括：电压源11、电压-电流变换单元12及恒流反馈单元13。电压-电流变换单元12电连接于电压源11与恒流源发送机系统的输出电极之间，用于将电压源转换为恒流源给所述输出电极供电；恒流反馈单元13电连接电压-电流变换单元12；用于保持电压-电流转换单元12输出电流恒定。

可选的，恒流源发送机系统还包括换向器，换向器电连接于电压-电流变换单元与输出电极之间，用于将恒流源换向为占空比为1:1的双向矩形脉冲电流源，给输出电极提供双向矩形脉冲电流。本实用新型可供给时基为1、2、4、8、16秒的双向矩形脉冲电流源，然而，本实用新型并不以此为限，根据实际需要，还可供给其他时基的双向矩形脉冲电流源。占空比为1:1的双向矩形脉冲的恒流精度具体可达到0.1％～0.5％，可通过二次电位测量达到高精度测量极化率或光电率。

如图2所示，图2为本实用新型另一实施例的恒流源发送机系统结构图，本实施例中，电压-电流变换单元12包括：一次整流滤波单元111、高频逆变单元112、升压变压单元113及二次整流滤波单元114。一次整流滤波单元111电连接电压源11，高频逆变单元112电连接一次整流滤波单元111，升压变压单元113电连接高频逆变单元112，二次整流滤波单元114电连接升压变压单元113，换向器120电连接二次整流滤波单元114。

恒流反馈单元13包括电流传感器121、电压传感器122、恒流比较器115、微处理器119、脉宽控制器118(如图2所示，不包括虚线部分)。电流传感器121串联于电压-电流变换单元12的输出电路中，输出电流检测信号；电压传感器122并联于电压-电流转换单元12的输出电路中，输出电压检测信号；微处理器119接收电流检测信号及电压检测信号，并根据电流检测信号及电压检测信号计算接地电阻；恒流比较器115的反相输入端接收电流检测信号，恒流比较器115的同相输入端输入第一参考电压，恒流比较器输出电连接脉宽控制器；脉宽控制器电连接高频逆变单元，用于调整高频逆变单元的脉宽。其中，第一参考电压为接地电阻与恒流源输出电流的乘积，即第一参考电压为微处理器测得的接地电阻与设定的恒流源输出值的乘积。

举例而言，本实用新型一实施例中，微处理器的型号为STM32，其它实施例中，也可根据实际情况选择其他型号的处理器，本实用新型能够减少人工控制，提高激电法找矿恒流源发送机的智能性。

本实施例中，电压-电流变换单元的输出电压范围为0～2500V，电流范围为0～10A，可根据地电条件适应性的选择电压、电流的取值，从而为荒漠化、石漠化等地区有效的供电。需要说明的是，一旦电流选定后，通过恒流反馈单元不断调整电压可保证恒流源发送机系统输出恒为选定的电流值。本实用新型并不限制电压-电流变换单元输出电压及输出电流的范围，根据实际需要，设计的恒流源发送机系统的输出电压及输出电流范围。

实际找矿测量过程中，由于电流的热效应，使得输出电极之间的接地电阻会随供电时间增长而增大，为了保证二次整流滤波输出的为恒流，需要不断的增高电压-电流变换单元输出的恒流源的输出电压来维持恒流源发送机输出的为恒流。请参阅图4所示，恒流比较器07A的反相输入端接收电流检测值Vi(t)，正向输入端输入为第一参考电压VREF(I)，恒流比较器07A的输出值发送至脉宽控制器502(不包括虚线内的元件)，脉宽控制器502用于调整高频逆变单元504的脉宽。

详细的说，当电流检测值Vi(t)<VREF(I)，即恒流源发送机输出电流减小时，说明接地电阻变大，此时，脉宽控制器增大高频逆变单元的脉宽，经升压变压及二次整流滤波后，使得恒流源发送机系统输出电压增大，保证输出电流恒定。当Vi(t)>VREF(I)，即恒流源发送机输出电流变大时，说明接地电阻变小，脉宽控制器减小高频逆变单元的脉宽，经升压变压及二次整流滤波后，使得恒流源发送机系统输出电压减小，从而保证输出电流恒定。

进一步的，为了避免电压调节超过电压-电流变换单元的最大输出电压，本实施例中，最大输出电压为2500V。复请参阅图2，本实用新型提供的恒流源发送机系统还包括限压比较器116及开关二极管117。复请参阅图4，限压比较器07B反相输入端接收电压检测值Vv(t)，限压比较器07B同相输入端输入第二参考电压VREF(V)，限压比较器07B输出电连接开关二极管D1的阳极，恒流比较器07A的输出电连接开关二极管D1的阴极，其中，第二参考电压为恒流源输出最大电压，本实施例中，VREF(V)＝2500V。当电压检测值Vv(t)大于第二参考电压VREF(V)时，限压比较器07B输出一低电平至开关二极管D1的阳极，此时，恒流控制失锁，阻止恒流比较器输出，脉宽控制器受限压比较器07B的输出控制，脉宽控制器减小高频逆变单元的脉宽并报警。

本实用新型另一实施例中，当变压器不能满足大跨度范围内的电压、电流调节时，将升压滤波电路分为三档，每档升压滤波电路的输出电压、电流范围都不同。如图3所示，图3为本实用新型一实施例的恒流源发送机系统的结构示意图，本实施例中，电压源与工频市电兼容，为220VAC 50Hz的发电机的交流电源201，电压-电流变换单元包括：一次整流滤波单元202、20KHz高频逆变单元203、三档升压滤波电路及三路开关。220VAC 50Hz的交流电源201经一次整流滤波单元202整流滤波后变为直流电源，并将其送入至20KHz高频逆变单元203，经高频逆变后，将直流电源逆变为20KHz的交流电源。本实施例中，一档升压滤波电路包括：升压变压器204与二次整流滤波单元205，其输出电压范围为0～450V、电流为0～10A；二档升压滤波电路包括：升压变压器214与二次整流滤波单元215，其输出电压范围为0～900V、电流为0～5A；三档升压滤波电路包括：升压变压器224与二次整流滤波225，其输出电压范围为0～2500V、电流为0～1A。三档升压滤波电路输出为恒流值，经过时基换向电路的换向，给输出电极A、B供电。在进行找矿时，可根据需求在各档电流电压范围内，任意设定输出电流值，根据接地电阻的大小选择合适的电压档，以便保证有足够的电压将电流送入至地下。

保证恒流源发送机系统输出电流恒定的过程已在上述实施例中进行了详细的说明，此处不再赘述。需要说明的是，本实用新型并不限制电流-电源变换单元的档位，可根据实际情况需要，选择升压变压器的型号、放大倍数、升压变压器的个数，设计成更多电压档恒流源，以便能够匹配各种地电条件(盐碱化、湿地、荒漠化、戈壁滩等)下供电，大幅度提高激电法找矿的信噪比，提高找矿效果。

本实施例中，继续参阅图3，恒流源发送机系统还包括显示单元211，显示单元211电连接微处理器210，用于显示接地电阻的大小及电压检测单元的测量值及电流检测单元的测量值。显示单元还显示恒流源发送机运行中的各种参数，通过面板按钮操作实现运行参数的调控。

优选的，整流滤波单元由桥电路及高压电容组成，高压电容并联于整流滤波单元的输出端。高频逆变单元由绝缘栅双极性晶体管桥组成。

优选的，恒流源发送机系统还包括光隔单元，光隔单元输入端接收脉宽控制器输出的脉宽控制信号，光隔单元输出脉宽信号至高频逆变单元。

下面就电压源找矿与应用本实用新型提供的恒流源找矿对比异常图来进一步说明本实用新型的效果，申请人在新疆乌恰县某地区100km²的区域内应用现有的电压源与本实用新型提供的恒流源所做的对比如图5、图6所示，图5为现有技术中时间域激电电压源供电中梯测量视极化率异常平面图，图6为本实用新型时间域激电恒流源供电中梯测量视充电率异常平面图。图中介于紫色与红色之间的颜色所表示的区域为含有矿的区域。由图5可清楚的看出，采用电压源发送机供电测得的极化率异常，十分凌乱，显示的矿区呈不规则分布，与该区域内已知的矿点对比后发现，电压源测得的矿点与已知矿点对应差。由图6可以看出，采用本实用新型提供的恒流源发送机供电测得的极化率异常规整，与已知矿点对应良好，并且发现了新的矿点异常，找矿效果明显优于电压源发送机系统。

综上所述技术方案，本实用新型通过电压源、电压-电流变换单元及恒流反馈单元的结构设计，可将现有激电法找矿的电压源发送机调整为恒流源发送机，为我国激电法找矿提供正确的供电系统可进行正确的找矿。

本实用新型采用开关型恒流恒压原理，输出功率大，效率高，且轻便化，适应我国多山区国情，依靠人力搬运找矿设施，进行施工。

本实用新型还可提供三个电压档的恒流源供电，能够匹配各种地电条件(盐碱化，湿地，荒漠化，戈壁滩等)下供电，大幅度提高了激电法找矿信噪比，提高找矿效果。

本实用新型提供的恒流源发送机智能化程度较高，有自检，测量接地电阻以及过温过流等报警功能。同时，本实用新型的输入电源采用单相交流发电机与工频市电兼容，使用与维修十分方便。

以上所述仅用于说明本实用新型的技术方案，任何本领域普通技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的保护范围应视权利要求范围为准。

Claims (8)

1.一种激电法找矿的恒流源发送机系统，其特征在于，所述恒流源发送机系统包括：电压源、电压-电流变换单元及恒流反馈单元；

所述电压-电流变换单元电连接于所述电压源与恒流源发送机系统的输出电极之间，用于将电压源转换为恒流源给所述输出电极供电；

所述恒流反馈单元电连接所述电压-电流变换单元，用于保持所述电压-电流转换单元输出电流恒定。

2.如权利要求1所述的恒流源发送机系统，其特征在于，所述恒流源发送机系统还包括换向器，所述换向器电连接于所述电压-电流变换单元与所述输出电极之间，用于将所述恒流源换向为占空比为1:1的双向矩形脉冲电流源。

3.如权利要求2所述的恒流源发送机系统，其特征在于，所述电压-电流变换单元包括：一次整流滤波单元、高频逆变单元、升压变压单元及二次整流滤波单元；

所述一次整流滤波单元电连接所述电压源，所述高频逆变单元电连接所述一次整流滤波单元，所述升压变压单元电连接所述高频逆变单元，所述二次整流滤波单元电连接所述升压变压单元，所述换向器电连接所述二次整流滤波单元。

4.如权利要求2所述的恒流源发送机系统，其特征在于，所述电压-电流变换单元包括：一次整流滤波单元、高频逆变单元、三档升压滤波电路及三路开关；

所述一次整流滤波单元电连接所述电压源，所述高频逆变单元电连接所述一次整流滤波单元，所述三路开关连接于所述高频逆变单元及所述三档升压滤波电路之间；

每档升压滤波电路包括：升压变压器，二次整流滤波电路，所述升压变压器电连接所述二次整流滤波电路，所述换向器电连接所述二次整流滤波电路。

5.如权利要求3或4所述的恒流源发送机系统，其特征在于，所述恒流反馈单元包括电流传感器、电压传感器、恒流比较器、微处理器、脉宽控制器；

所述电流传感器串联于所述电压-电流变换单元输出电路中，输出电流检测信号；

所述电压传感器并联于所述电压-电流转换单元输出电路中，输出电压检测信号；

所述微处理器接收所述电流检测信号及所述电压检测信号，并根据所述电流检测信号及所述电压检测信号计算接地电阻；

所述恒流比较器的反相输入端接收所述电流检测信号，所述恒流比较器的同相输入端输入第一参考电压，所述恒流比较器输出电连接所述脉宽控制器；

所述脉宽控制器电连接所述高频逆变单元，用于调整所述高频逆变单元的脉宽；

其中，所述第一参考电压为所述接地电阻与恒流源输出电流的乘积。

6.如权利要求5所述的恒流源发送机系统，其特征在于，所述恒流反馈单元还包括限压比较器及开关二极管；

所述限压比较器反相输入端接收所述电压检测信号，所述限压比较器同相输入端输入第二参考电压，所述限压比较器输出电连接所述开关二极管的阳极，所述恒流比较器的输出电连接所述开关二极管的阴极；

其中，所述第二参考电压为恒流源输出最大电压。

7.如权利要求6所述的恒流源发送机系统，其特征在于，所述恒流源发送机系统还包括显示单元，所述显示单元电连接所述微处理器，用于显示所述接地电阻的大小及所述电压传感器的测量值及所述电流传感器的测量值。

8.如权利要求5所述的恒流源发送机系统，其特征在于，所述高频逆变单元由绝缘栅双极性晶体管桥组成。