[发明专利]隧道聚焦测深型三维激发极化超前探测仪器系统

权利要求书

1.一种隧道聚焦测深型三维激发极化超前探测仪器系统，其特征是：包括工控机、直流恒流源、激发极化主机和电极阵列，其中：

所述电极阵列包括测量电极阵列和供电电极阵列，供电电极阵列包括掌子面中心位置设置的供电电极A0，以及在隧道轮廓线上布设的多组供电环数的供电电极；

所述直流恒流源输出的电流值不随负载变化,为工控机、激发极化主机和电极阵列供电；

所述激发极化主机按照所述工控机发送的控制指令，以相应的采集模式接收电极阵列采集的数据，利用观测数据集映射出目标函数，得到连续的输出值，对信号的整个时间序列进行滤波，根据滤波后的数据计算视电阻率、视极化率和半衰时，实现三维激发极化超前探测；所述直流恒流源包括功率自适应调节模块、负载自适应调节模块、电流快速关断模块、状态指示模块和辅助供电模块，所述功率自适应调节模块与负载自适应调节模块连接，电流快速关断模块与负载自适应调节模块连接，辅助供电模块连接功率自适应调节模块和负载自适应调节模块，所述状态指示模块显示负载自适应调节模块的输出电流状态。

2.如权利要求1所述的一种隧道聚焦测深型三维激发极化超前探测仪器系统，其特征是：所述功率自适应调节模块包括依次连接的信号控制模块、预处理模块和恒流输出调控模块，所述信号控制模块控制恒流源电流的输出，通过控制输入0～2V电压作为恒流源输出电流的控制信号；所述预处理模块接收控制信号，并对其进行斜坡函数滤波和瞬态电压抑制；所述恒流输出调控模块被配置为实现恒流控制并能够确保所加载的功率在设置范围内。

3.如权利要求1所述的一种隧道聚焦测深型三维激发极化超前探测仪器系统，其特征是：所述负载自适应调节模块包括依次连接的220V交流电供电模块、可控交直流转换模块、低功耗反馈电路模块、电感智能补偿模块和电流输出端；所述负载自适应调节模块根据负载变化来反馈调节可控交直流转换模块的输出，并使得低功耗反馈电路输入信号保持在设置值；所述电感智能补偿模块用于消除恒流源输出电流的纹波干扰，所述电流输出端输出调节后的电流。

4.如权利要求1所述的一种隧道聚焦测深型三维激发极化超前探测仪器系统，其特征是：所述激发极化主机包括组合细分智能量程切换模块、多通道高精度采集模块、采集卡模块、继电器阵列模块、滤波与隔离模块、恒流源控制模块和锁存与驱动模块，所述采集卡模块与锁存与驱动模块连接，锁存与驱动模块控制继电器阵列模块的通断，采集卡与继电器阵列模块之间连接有组合细分智能量程切换模块，采集卡模块和滤波与隔离模块连接，采集卡通过多通道高精度采集模块和恒流源控制模块相连，激发极化主机通过通信线缆与工控机相连接。

5.如权利要求4所述的一种隧道聚焦测深型三维激发极化超前探测仪器系统，其特征是：所述采集卡模块，在测量模式下能够同步采集多路供电电极输出的电流及多路测量电极电压；所述采集卡模块接收工控机的控制指令，根据指令实现对供电电极和测量电极的选择；同时控制恒流源控制信号的输出，确保各路恒流源输出相互隔离互不干扰并且稳定输出；采集测量电极测量到的电压信号并将其通过A/D转换之后得到数字信号，交由工控机处理。

6.如权利要求4所述的一种隧道聚焦测深型三维激发极化超前探测仪器系统，其特征是：所述组合细分智能量程切换模块，采用5路并行采集，各路档位依次为1000V、800V、500V、200V、20V，分别按照1/100、1/80、1/50、1/20、1/2的分压比使电压在10V的范围输入到程控增益放大器，同时每路采用稳压管进行钳位到10V保证程控增益放大器的安全，每路增益放大器按照1、5、10、50、100倍的增益按照信号大小进行调节，最后输入到多通道高精度采集模块。

7.如权利要求4所述的一种隧道聚焦测深型三维激发极化超前探测仪器系统，其特征是：所述多通道高精度采集模块是通过在仪器内部施加一个高精准的基准源实现智能标定，各路输入信号的校准均由继电器对高精确基准源信号进行选择；根据基准源输出基准信号的大小，通过最小二乘法拟合出标定系数，进而实现对各路信号的精确标定。