CN111751888A - 节点高密度电法仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节点高密度电法仪，设有发射机、PC终端、采集节点、发射电极和接收电极，发射机、采集节点和PC终端之间通过Wifi连接，发射机与采集节点通过一根五芯长线串联，大幅度减轻了线缆的重量，也使每芯线都可包裹屏蔽层，减少了电磁耦合对数据的影响，保证采集数据质量；减轻了重量，减少了工作成本；发射机和采集节点之间通过GPS进行时间同步；每个接收电极和发射电极均与采集节点分别连接，不同节点采集相互独立，可以同时采集，提高数据采集的效率，有利于排列的扩充和后期维护；无需使用通讯线，PC终端可以实时控制发射机和各个节点，便于推广和使用。

Description

节点高密度电法仪

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其是一种节点高密度电法仪。

背景技术

随着社会的进步，科技水平的提高，目前高密度电法已广泛应用于矿产、工程、水文地质勘察中，其施工方便、快速，能为钻探和进一步勘察设计提供较直观的参考依据，同时能有效缩短勘察工期，保证勘察工作的效率；也可用于地质灾害监测中，为地质灾害治理提供了保障。

高密度电法原理与电阻率法和时间域激发极化法相同，不同的是，高密度电法是一种阵列勘探方法。测量时将全部电极(几十至上百根)至于观测剖面上，利用电极转换装置和采集器实现发射电极和接收电极的快速切换和数据自动采集。并可实时处理数据，并显示视电阻率和视极化率的采集成果。高密度电法相对于传统电阻率法和激发极化法，工作效率大幅度提高。

由于高密度电法采用了阵列式的装置进行工作，其仪器设计更为复杂。高密度电法仪一般包括主机、电极开关和电缆三个组成部分。

高密度电法仪结构上的主要问题是：如何实现测量主机与众多电极之间的连接。目前主要由两种形式：

(1)集中式高密度电法仪。通过与电极数目相同的导线(例如60根)与主机连接，电极转换开关由继电器组成。主机输出一定的控制编码，通过译码电路驱动不同继电器的吸合、释放，从而达到不同电极、不同极距的切换。

(2)分布式高密度电法仪。为解决集中式高密度电法仪线缆多、笨重、电极数目固定、供电电流小从而导致二次电压测量精度低等缺点，分布式高密度电法仪得到发展。分布式高密度电法仪将电极转换开关分布在电缆和电极上，不同电缆之间可以连接从而实现电极数量的扩充，这在一定程度上减少了单根线缆的芯数和重量。发射线与接收线分离的设计，使发射线能承受更大的电流，保证二次电压的强度；双电极(金属电极、不极化电极)测量模式保证了二次电压测量精度。相比于集中式高密度电法仪，分布式高密度电法仪增加了电极转换开关的数量，减轻了线缆重量，实现了视极化率的测量。

但是，目前现有技术中的高密度电法仪主要有如下缺点：

(1)多芯线缆受重量限制，各芯线之间没有屏蔽层，因此存在较强的电磁耦合，引起测量电压的误差，特别对二次电压测量的影响是非常大的。

(2)笨重的多芯线缆影响施工效率，且对施工环境要求苛刻。

(3)线缆制作成本高，维护困难，出现问题难以排查和维修。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题、而提供一种节点高密度电法仪，解决现有高密度电法仪线缆笨重、电磁耦合强的问题，提高工作效率和接收信号的强度。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种节点高密度电法仪，设有发射机、PC终端、采集节点、发射电极和接收电极，发射机、采集节点和PC终端之间通过Wifi连接，其中，

发射机与采集节点通过一根长线串联，发射机和采集节点之间通过GPS进行时间同步；

采集节点、发射电极和接收电极均为多个，且每个接收电极和发射电极均与采集节点分别连接，采集节点用于导通发射或接收电极、采集电位差、存储数据和实时传输。

作为上述技术方案的优选，所述发射机与采集节点通过一根长线串联，该长线为五芯线，包含发射线2芯，接收线1芯，供电线2芯。2芯供电线为发射机和接收机的工作提供电源，2芯发射线分别连接供电电极A和B，1芯接收线与所有采集节点和接收电极连接，每芯线外层包裹有屏蔽层。

作为上述技术方案的优选，所述每个接收电极和发射电极均与采集节点分别连接，具体是指，接收电极，每两个相邻的接收电极均与一个采集节点相连接；发射电极，每个发射电极也连接在同一个采集节点上。

在上述技术方案中，该节点高密度电法仪的使用方法为，

Q1:将设备各个组件连接完成；

Q2:编辑工作所需的配置文件，PC终端读取第一条配置信息；

Q3:PC终端控制某两个节点连接的发射电极分别作为供电电极A和B，根据配置信息设置发射参数和开启相应的采集节点；

Q4:发射机发射并记录电流，各个节点同时采集电压信号；

Q5:通过PC终端实时监测发射电流和接收电压的信号，保证工作质量。

Q6:PC终端根据发射电流、接收电压的结果，结合排列装置，计算视电阻率和视极化率等参数，并显示在拟断面图中。

Q7:PC终端读取下一条配置信息，回到步骤Q3，直至工作完成。

本发明提供的一种节点高密度电法仪，结构简单，操作方便，设计巧妙，有益效果是：

(1)发射机与采集节点通过一根长线串联，该线为五芯线，从而摆脱了现有高密度电法仪对于多芯线缆的依赖。大幅度减轻了线缆的重量，也使每芯线都可包裹屏蔽层，减少了电磁耦合对数据的影响，保证采集数据质量；减轻了重量，减少了工作成本。

(2)节点受PC终端控制，不同节点采集相互独立，可以同时采集，提高数据采集的效率，有利于排列的扩充和后期维护。节点之间相互独立，同时采集，提高了效率。

(3)发射机、所有采集节点和PC终端之间通过Wifi连接，无需使用通讯线，中继站可起到放大Wifi信号的作用，避免由于距离太远导致的通讯延迟和中断。PC终端可以实时控制发射机和各个节点，并可查看数据结果。在PC终端允许的处理范围内，节点可以不断增加,便于推广和使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明实施例中的一种节点高密度电法仪的整体结构的示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1所示，本发明公开一种节点高密度电法仪，其实施例如下：

1.在施工前编辑完成配置文件，包含发射位置、接收位置、采样率、增益等配置信息，将配置文件导入PC终端。

2.将设备如图1连接完成。将节点和发射、接收电极放置在工作布置的点位并与将节点与发射、接收电极和线缆连接，开启节点，并在适当的位置添加Wifi中继器。

3.发射机与采集节点通过一根五芯长线串联，。

4.PC终端通过Wifi连接发射机和所有节点，利用控制软件检测各个发射电极和接收电极的接地情况。无误后，控制软件读取第一条配置信息，根据发射位置和接收位置导通对应的发射电极，并控制相应的节点来采集数据。PC终端可实时查看发射电流和接收电压的时间序列，采集完成后，会显示视电阻率和视极化率值并在拟断面图中进行标注。

5.之后读取下一条配置信息，以此类推，直至整条剖面测量完毕。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种节点高密度电法仪，其特征在于，设有发射机、PC终端、采集节点、发射电极和接收电极，发射机、采集节点和PC终端之间通过Wifi连接，其中，

发射机与采集节点通过一根五芯长线串联，发射机和采集节点之间通过GPS进行时间同步发射机和采集节点之间通过GPS进行时间同步；

发射机、采集节点和PC终端之间通过Wifi连接，

采集节点、发射电极和接收电极均为多个，且每个接收电极和发射电极均与采集节点分别连接，采集节点用于导通发射或接收电极、采集电位差、存储数据和实时传输。

2.根据权利要求1所述的一种节点高密度电法仪，其特征在于，所述发射机与采集节点通过一根长线串联，该长线为五芯线，包含发射线2芯，接收线1芯，供电线2芯。2芯供电线为发射机和接收机的工作提供电源，2芯发射线分别连接供电电极A和B，1芯接收线与所有采集节点和接收电极连接，每芯线外层包裹有屏蔽层。

3.根据权利要求1所述的一种节点高密度电法仪，其特征在于，所述每个接收电极和发射电极均与采集节点分别连接，具体是指，接收电极，每两个相邻的接收电极均与一个采集节点相连接；发射电极，每个发射电极也连接在同一个采集节点上。

4.根据权利要求1所述的一种节点高密度电法仪，其特征在于，所述该节点高密度电法仪的使用方法为，

Q1:将设备各个组件连接完成；

Q2:编辑工作所需的配置文件，PC终端读取第一条配置信息；

Q3:PC终端控制某两个节点连接的发射电极分别作为供电电极A和B，根据配置信息设置发射参数和开启相应的采集节点；

Q4:发射机发射并记录电流，各个节点同时采集电压信号；

Q5:通过PC终端实时监测发射电流和接收电压的信号，保证工作质量。

Q6:PC终端根据发射电流、接收电压的结果，结合排列装置，计算视电阻率和视极化率等参数，并显示在拟断面图中。

Q7:PC终端读取下一条配置信息，回到步骤Q3，直至工作完成。

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