一種電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路，包括高壓信號(hào)源、前置放大電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)、鎖存器、繼電器組和多個(gè)接地電極，前置放大電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)依次串接，單片機(jī)分別與4個(gè)鎖存器相連，每個(gè)鎖存器均連接一個(gè)繼電器組，繼電器組包括若干個(gè)繼電器，每個(gè)繼電器組中選擇一個(gè)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)，將所選的4個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)開(kāi)關(guān)組，每個(gè)接地電極的一端分別與一個(gè)開(kāi)關(guān)組的一端相連，開(kāi)關(guān)組的另一端分別連接高壓信號(hào)源和前置放大電路。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)由任意2個(gè)電極輸出高壓信號(hào)、剩余電極中的任意兩個(gè)電極輸入大地響應(yīng)信號(hào)的電極組合方式，并可在單片機(jī)控制下自動(dòng)選擇、切換所連電極。
【專利說(shuō)明】
一種電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 高密度電阻率法是研究在人工施加電流場(chǎng)的作用下探索地下電流分布規(guī)律的一 種高效的陣列勘探方法，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，只需要利用電極轉(zhuǎn)換裝置將所有電極進(jìn)行組合即 可，適用于淺地表水文、環(huán)境、工程以及金屬與非金屬礦產(chǎn)資源勘探的地質(zhì)問(wèn)題。傳統(tǒng)高密 度電極距受限，發(fā)送功率較小，收發(fā)回路之間相互干擾較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電極距可調(diào)的電法勘探 電極轉(zhuǎn)換電路。
[0004] 本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路，包括高壓 信號(hào)源、前置放大電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)、鎖存器、繼電器組和多個(gè)接地電極，所述前 置放大電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)依次串接，所述單片機(jī)分別與4個(gè)鎖存器相連，每個(gè)鎖存 器均連接一個(gè)繼電器組，4個(gè)繼電器組均包括若干個(gè)繼電器，每個(gè)繼電器組中選擇一個(gè)繼電 器的常開(kāi)觸點(diǎn)，將所選的4個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)開(kāi)關(guān)組，每個(gè)接地電極的一端分別與一 個(gè)開(kāi)關(guān)組的一端相連，開(kāi)關(guān)組的另一端分別連接高壓信號(hào)源的兩個(gè)輸出端和前置放大電路 的兩個(gè)輸入端。
[0005] 上述電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路中，所述接地電極的數(shù)量不少于4個(gè)。
[0006] 上述電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路中，所述接地電極的數(shù)量與繼電器組中繼電器的數(shù)量 相同。
[0007] 本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0008] 1、本實(shí)用新型每個(gè)接地電極均通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)組連接到高壓信號(hào)源和前置放大電 路，高壓信號(hào)源可以經(jīng)開(kāi)關(guān)組切換，選擇多個(gè)接地電極中的任意2個(gè)接地電極對(duì)大地供電； 同時(shí)可以選擇剩余接地電極中的任意2個(gè)接地電極連接至前置放大電路的輸入端;在單片 機(jī)控制下，通過(guò)鎖存器后驅(qū)動(dòng)各繼電器常閉觸點(diǎn)的導(dǎo)通或閉合，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換電極的切換;通 過(guò)觀測(cè)在不同極距下的觀測(cè)結(jié)果，可達(dá)到尋找非金屬礦床、金屬物質(zhì)以及勘探地下水分布 等目的。
[0009] 2、本實(shí)用新型設(shè)有多個(gè)接地電極，并且接地電極的電極距和電極數(shù)量可以根據(jù)實(shí) 際需要調(diào)整設(shè)定，適用范圍廣。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0011] 圖2為圖1中前置放大電路的電路圖。
[0012] 圖3為圖1中鎖存器的電路圖。
[0013]圖4為圖1中單片機(jī)的電路圖。
[0014]圖5為圖1中繼電器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016] 如圖1所示，本實(shí)用新型包括高壓信號(hào)源、前置放大電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)、 鎖存器、繼電器組和接地電極，所述前置放大電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)依次串接，所述單 片機(jī)分別與鎖存器A、鎖存器B、鎖存器Μ、鎖存器N相連，鎖存器A、鎖存器B、鎖存器Μ、鎖存器N 分別連接繼電器組Α、繼電器組Β、繼電器組Μ、繼電器組Ν，繼電器組中的繼電器控制線圈受 鎖存器輸出電平控制，鎖存器輸出電平由單片機(jī)輸入并鎖存在鎖存器中的信號(hào)決定。4個(gè)繼 電器組均包括若干個(gè)繼電器，繼電器的數(shù)量與接地電極的數(shù)量相同，每個(gè)繼電器組中選擇 一個(gè)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)，將所選的4個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)開(kāi)關(guān)組，所述接地電極的數(shù)量 不少于4個(gè)，每個(gè)接地電極的一端分別與一個(gè)開(kāi)關(guān)組的一端相連，開(kāi)關(guān)組的另一端分別連接 高壓信號(hào)源的兩個(gè)輸出端和前置放大電路的兩個(gè)輸入端。
[0017] 本實(shí)用新型的工作原理如下：從圖1中可見(jiàn)，非工作狀態(tài)時(shí)，各個(gè)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn) 斷開(kāi);工作時(shí)，單片機(jī)將電極切換信息鎖存到鎖存器組中，鎖存器輸出信號(hào)控制繼電器常開(kāi) 觸點(diǎn)的閉合或斷開(kāi);任意一個(gè)電極Ρ均與對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)組中的各常開(kāi)觸點(diǎn)的左端相連接，所連的 各常開(kāi)觸點(diǎn)的右端分別連接高壓信號(hào)源輸出端Α、高壓信號(hào)源輸出端Β、前置放大電路輸入 端Μ、前置放大電路輸入端Ν;接地電極數(shù)量為X，接地電極? 1通過(guò)所連接的4個(gè)繼電器常開(kāi)觸 點(diǎn)中唯一閉合的繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)KAi連接到高壓信號(hào)源Α端，余下Χ-1個(gè)接地電極中的1個(gè)接 地電極匕通過(guò)所連接的4個(gè)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)中唯一閉合的繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)KB」連接到高壓信 號(hào)源B端，高壓信號(hào)源經(jīng)接地電極Pi、Pj對(duì)大地供電；余下X-2個(gè)接地電極中的1個(gè)接地電極 Pk，通過(guò)所連接的4個(gè)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)中唯一閉合的繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)KMk連接前置放大電路 的輸入端M，余下X-3個(gè)電極中的1個(gè)P L，通過(guò)所連接的4個(gè)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)中唯一閉合的繼 電器常開(kāi)觸點(diǎn)KNl與前置放大電路的輸入端N連接，前置放大電路從接地電極Pk、Pl獲得Pi、P j 輸出信號(hào)的大地響應(yīng)信號(hào)（1<1，]_沽，1^^，1辛_]_辛1^辛14彡4);各個(gè)繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的狀 態(tài)由鎖存器鎖存的信號(hào)控制，鎖存器鎖存數(shù)據(jù)由單片機(jī)輸入并鎖存，可實(shí)現(xiàn)由任意2個(gè)電極 輸出高壓信號(hào)、剩余電極中的任意兩個(gè)電極輸入大地響應(yīng)信號(hào)的電極組合方式，并可在單 片機(jī)控制下自動(dòng)選擇、切換所連電極。
[0018] 圖2為本實(shí)施例中的前置放大電路原理圖。該電路首先通過(guò)電阻R6、電容C6組成的 無(wú)源低通濾波電路對(duì)供電電極兩端的電壓進(jìn)行濾波，并由二極管DI1、二極管DI2進(jìn)行過(guò)壓 保護(hù)，然后經(jīng)低噪聲運(yùn)放放大后輸出到下一級(jí)進(jìn)行信號(hào)處理電路。
[0019] 圖3為本實(shí)施例的鎖存器電路原理圖。鎖存器由四個(gè)74HC573的鎖存芯片組成。如 圖，此處僅以U9為例介紹鎖存芯片工作原理。為了保證該芯片Q端輸出在一個(gè)正常的邏輯狀 態(tài)，芯片的第1管腳接入低電平。U9的第11管腳LE通過(guò)與單片機(jī)的第27引腳相連實(shí)現(xiàn)相 應(yīng)的功能：當(dāng)單片機(jī)向鎖存芯片的第11管腳寫(xiě)1時(shí)，Q端輸出將會(huì)跟隨輸入電平的高低而輸 出高電平或低電平；當(dāng)單片機(jī)向鎖存芯片的第11管腳寫(xiě)〇時(shí)，Q端輸出將根據(jù)D端輸入數(shù)據(jù)的 邏輯狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的鎖存并輸出。同理，其余的三組鎖存器同樣可以通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行類似 的操作鎖存信號(hào)，控制相連接的繼電器開(kāi)關(guān)，從而控制高壓信號(hào)源輸出信號(hào)和前置放大電 路輸入端M、N的輸入信號(hào)所連電極的選通與截?cái)啵诖瞬辉儋樖觥?br>[0020] 圖4為本實(shí)施例的單片機(jī)原理圖。除最小系統(tǒng)之外，單片機(jī)(AT89S52)的P0口（第39 引腳到32引腳)與鎖存器電路的四路D端數(shù)據(jù)輸入引腳對(duì)應(yīng)連接來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫(xiě)操作;單片 機(jī)的P1 口（第1引腳到8引腳）與液晶顯示模塊的對(duì)應(yīng)引腳相連，用于顯示測(cè)量結(jié)果，液晶顯 示電路、信號(hào)處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、高壓信號(hào)源電路、高壓信號(hào)源的電壓電流檢測(cè)電路 均不是本實(shí)用新型的重點(diǎn)內(nèi)容，電路圖從略。
[0021] 圖5為本實(shí)施例的繼電器及其觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的原理圖。圖中包括4組共32個(gè)繼電器，A-A、B-B經(jīng)接插件P-AB分別連接高壓信號(hào)源的輸出端A和B，M、N分別連接前置放大電路輸入端 M、N。根據(jù)本實(shí)用新型的電路需求，在鎖存器輸出端連接有NPN型三極管驅(qū)動(dòng)電路以滿足繼 電器對(duì)較大吸合電流的需求。在繼電器線圈兩端同時(shí)還各自反向并聯(lián)一個(gè)保護(hù)二極管。接 插件P-A的引腳1 -8分別與繼電器K1-K8的觸點(diǎn)下端1 -8引腳對(duì)應(yīng)連接，接插件P-B的引腳25-32分別與繼電器K25-K32的觸點(diǎn)下端25-32引腳對(duì)應(yīng)連接;接插件P-Μ的引腳9-16分別與繼 電器K9-K16的觸點(diǎn)下端9-16引腳對(duì)應(yīng)連接，接插件P-N的引腳17-24分別與繼電器K17-K24 的觸點(diǎn)下端17-24引腳對(duì)應(yīng)連接;接插件P-A、P-B、P-Μ、P-N的1 -8引腳中引腳序號(hào)相同的并 聯(lián)在一起，與接地電極P1-P8中的編號(hào)數(shù)字相同的電極相連接。
[0022] 鎖存器U9的Q1-Q8引腳分別與繼電器驅(qū)動(dòng)電路中的A1-A8對(duì)應(yīng)連接;鎖存器U10的 Q1-Q8引腳分別與繼電器驅(qū)動(dòng)電路中的Ml -M8對(duì)應(yīng)連接;鎖存器U11的Q1-Q8引腳分別與繼電 器驅(qū)動(dòng)電路中的N1-N8對(duì)應(yīng)連接;鎖存器U12的Q1-Q8引腳分別與繼電器驅(qū)動(dòng)電路中的B1-B8 對(duì)應(yīng)連接。
[0023]任意一種電極選擇方式下，一個(gè)鎖存器的8位數(shù)據(jù)中僅有1位為1，其余為0,且各個(gè) 鎖存器高電平輸出的引腳序號(hào)(Q1-Q8)各不相同，這樣，接插件P-A連接的繼電器組僅有1個(gè) 繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合;同樣的，P-B、P-Μ、P-N各自連接的繼電器組中，每組有且僅有1個(gè)繼 電器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。高壓信號(hào)源經(jīng)P-A和P-B連接的繼電器中導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)輸出到相連接的 一對(duì)接地電極上對(duì)大地供電。P-Μ、P-N分別連接的2個(gè)繼電器組中各有1個(gè)繼電器觸點(diǎn)閉合， 將大地響應(yīng)信號(hào)傳導(dǎo)至前置放大電路的輸入端。這樣，單片機(jī)通過(guò)改變鎖存信號(hào)即可控制 各個(gè)繼電器開(kāi)關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)接地電極的自動(dòng)切換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:包括高壓信號(hào)源、前置放大電路、信號(hào)處 理電路、單片機(jī)、鎖存器、繼電器組和多個(gè)接地電極，所述前置放大電路、信號(hào)處理電路、單 片機(jī)依次串接，所述單片機(jī)分別與4個(gè)鎖存器相連，每個(gè)鎖存器均連接一個(gè)繼電器組，4個(gè)繼 電器組均包括若干個(gè)繼電器，每個(gè)繼電器組中選擇一個(gè)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)，將所選的4個(gè)常 開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)開(kāi)關(guān)組，每個(gè)接地電極的一端分別與一個(gè)開(kāi)關(guān)組的一端相連，開(kāi)關(guān)組 的另一端分別連接高壓信號(hào)源的兩個(gè)輸出端和前置放大電路的兩個(gè)輸入端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:所述接地電極的數(shù)量不 少于4個(gè)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電法勘探電極轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:所述接地電極的數(shù) 量與繼電器組中繼電器的數(shù)量相同。
【文檔編號(hào)】G01V3/00GK205643734SQ201620490551
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】程輝, 廖秀英, 謝天財(cái), 仲光明
【申請(qǐng)人】湖南科技大學(xué)