[发明专利]基于电力载波通信与伪连通电缆的智能电极转换装置

说明书

一种基于电力载波通信与伪连通电缆的智能电极转换装置，包括带有电极接插抽头的伪连通电缆和多个智能电极交换模块。智能电极交换模块的数量至少为两个，每两个智能电极交换模块之间采用伪连通电缆相连。第一个智能电极交换模块经连接线连接至上位机的串行I/O上，伪连通式电缆的一端连接在第一个智能电极交换模块的另外一个接口处，伪连通电缆的另一端连接第二个智能电极交换模块，以此类推，按照智能电极交换模块——伪连通电缆电缆——智能电极交换模块的顺序连接，最后一个智能电极交换模块空闲的接口开路，不再连接。本装置可以应用于地球物理勘探中的电法测量系统。

技术领域

本发明涉及一种基于电力载波通信与伪连通电缆的智能电极转换装置。

背景技术

我们所生活的地球是由不同的岩石、矿体、和地层构成，这些物质之间存在着不同的物理特性，尤其在化学特性、电磁特性、介电特性等方面有着很大的差异，根据这些差异来研究地质，即电法勘探。目前国内的电法仪器大多依赖于高密度电法测量方式，其中仪器和线缆的体积和重量大，制造成本高，电极转换装置效率低，探测精度低，也不适合我国多山区矿藏状况的勘测。

高密度电法与普通电阻率法原理基本相同，不同的是前者在观测的时候设置了高密度的观测点，高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。在进行野外探测时，该方法需要按照一定的顺序将两根电极作为发射电极，两根电极作为接收电极。主机通过发射电极向大地发射入地电流，另外两根电极进行接收。所以在测试中需要发射电极与接收电极按照规定的顺序进行位置移动，这时候如果人工干预移动就会浪费时间与人力，基于这样的考虑便有了各种电极转换装置的研发。

电极交换装置是一种通过控制继电器的开通和关断，使电极与电源激励端或接收端连通或断开，但是开通的顺序和采集数据的时间必须由处理器进行控制。以往的电法勘探中都需要人工进行移动，随后电极控制发展成为一个转换装置配一个电极的形式，这种形式一定程度上解决了人工移动的麻烦，但是伴随着资源的浪费，重量的增加等问题也出现了。

前段时间也有了集中式与分段集中式电极控制系统的出现，这种方式也在一定程度上解决了人工移动的问题，而且将电极控制系统集中到一起，但是带来的问题就是电缆内线芯数量的增加，材料的浪费，制造成本上升。这种方式将信号线与发射和接收的ABMN线缠绕在一根线缆上，这样导致了干扰的增加，尤其是当AB线传输的不是直流电的时候，其感应出来的电磁场对控制信号的干扰更大。

专利200910066635.0“一种高密度电法仪的增强型电极转换装置”提出了一种分布式的电极转换装置，其基本的工作原理类似于前面所述，为一从机配套一电极的形式，这种形式的优点在于电极的自动控制、电缆中线芯数量极大的减少、一定程度上解决了人工移动的问题，但是一个从机中就需要一个控制单元，这就使得控制单元的硬件资源极大的浪费，而且整体设备上的重量和体积会大大增加，制造材料的使用量也大大的增加了。此外，勘测仪器一般是工作在野外的恶劣环境中，经常会被摔打、踩踏，也可能会浸在潮湿的地面工作，如果是一个从机接一电极的形式那么出现的故障的概率就会大大的提高，导致设备经常有测量误差或者延误工期的事情出现。

专利200820106989.4“集中式高密度电法仪扩展测量通道的装置”提出了一种操作简单、控制集中的电极转换装置，该装置的原理示意如图1所示。这种装置克服了分布式电极转换装置的缺点，将若干电极的控制器集成到了一起，使得硬件资源合理的利用了起来，但是这样也使得电缆的线芯大大增加，一个24电极的测量电缆，线芯数量至少要大于24根甚至更多。这样一来线的重量大大增加，制造原材料使用量也大大增加，伴随而来的是成本的上升，重量体积的增加，便携性下降。而且通信线与ABMN测量线加工到了一起，使得干扰情况加剧。