[发明专利]一种高密度交直流激电系统及其工作方法

权利要求书

1.一种高密度交直流激电系统，其特征在于：该系统包括测量主机、多路电极转换器、接收电缆、发射电缆、接收电极、发射电极和转接线；

所述多路电极转换器包括4个接口，分别是AB1、AB2、MN1、MN2，其中AB2与一根发射电缆组成一个第一单元，MN2与一根接收电缆组成一个第二单元，AB1为第一单元的首部，MN1为第二单元的首部，发射电缆和接收电缆分别为各单元的尾部；各第一单元之间串联，各第二单元之间串联，测量主机通过转接线1同时与第一单元的尾部、第二单元的尾部相连，通过转接线2同时与第一单元的首部、第二单元的首部相连；

所述发射电缆是多芯电缆，包括k+2根信号线，分别是A、B和k根抽头线，每个抽头连接一个发射电极；所述接收电缆是多芯电缆，包括2对控制线和k+2根信号线，2对控制线分别是电源+、电源-、通讯+、通讯-，其中k+2根信号线包括M、N和k根抽头线，每个抽头连接一个接收电极；

每个单元的每条电缆包含k个抽头，每个抽头连接一个电极，接收电缆与发射电缆分开。

2.根据权利要求1所述的一种高密度交直流激电系统，其特征在于：其中A和B双绞；其中电源+与电源-、通讯+与通讯-，M与N分别双绞。

3.根据权利要求1所述的一种高密度交直流激电系统，其特征在于：所述多路电极转换器由开关降压模块、RS485转换器1、RS485转换器2、微控制器、继电器阵列1、继电器阵列2及继电器驱动器组成，开关降压模块是将电缆上的直流电源降为5V电压用于驱动继电器，为微控制器和串行总线控制器供电，微控制器通过IO口控制继电器阵列1和继电器阵列2的开关；继电器阵列1实现M或N选择性地接通接收抽头1～k，继电器阵列2实现A或B选择性地接通发射抽头1～k。

4.根据权利要求1所述的一种高密度交直流激电系统，其特征在于：所述接收电极为铜电极或不极化电极；发射电极为铜电极或不锈钢电极。

5.根据权利要求1所述的一种高密度交直流激电系统，其特征在于：所述测量主机由发射模块、接收模块、控制模块及辅助模块组成；

所述发射模块产生高压恒流发射信号，由H桥、H桥驱动器、过压过流保护电路及电流采样电路组成；

接收模块发射电流信号、MN电压信号，包括发射电流采集单元与MN电压测量单元；其中，发射电流采集单元是由电流隔离放大器、第一低通滤波器、第一程控放大及第一AD级联而成；MN电压测量单元是由阻抗匹配电路、第二低通滤波器、第二程控放大及第二AD级联而成；

控制模块控制AD转换、H桥发射同步时序、人机交互及电极转换盒的控制核心，由FPGA、微控制器、人机接口及USB接口组成；

辅助模块产生高压直流电源和串行通讯信号，给各电极接线盒分布式供电及发送指令，同时产生各种恒压电源，供各功能模块供电，具体包括电源管理电路、升压电路和串行转换器；升压电路把锂电池的电压升至30-150V，采用高压传输减少电缆上的电阻损耗。

6.根据权利要求5所述的一种高密度交直流激电系统，其特征在于：所述人机接口包括键盘和液晶。

7.基于权利要求1-6任一项所述系统的工作方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：待测测线装置布置完毕后，系统上电，主机发送编码命令，对每个单元进行编码；

S2：根据设定的工作方法，主机依次发送A、B、M、N电极的切换控制命令；

S3：主机发射高压波形，通过A、B电极给大地供电，并同步记录MN电极电压、发射电流的值；

S4：对MN电极电压和发射电流进行FFT变换及计算，得到视电阻率、视相位、视相位差、视频散率和视极化率参数。