[发明专利]一种用于物理模型试验的时空四维电法探测系统及方法

权利要求书

1.一种用于物理模型试验的时空四维电法探测系统，其特征在于，包括电极传感器(1)、电极多路转换器(2)和主机(3)；电极传感器(1)连接至电极多路转换器(2)，电极多路转换器(2)连接至主机(3)，多路转换器(2)能将多个电极传感器(1)依次与主机(3)连通进行测试；

所述电极传感器(1)包括电极支撑杆(11)和多个圈式电极(12)，所述电极支撑杆(11)为空心圆柱结构，在电极支撑杆(11)外壁设有多个轴向均布的环形凹槽；在电极支撑杆(11)中心设有传输电缆，该传输电缆从电极支撑杆(11)顶部伸出并在其末端连接多个传感器插头(13)且传感器插头(13)与圈式电极(12)一一对应；在环形凹槽内布设所述圈式电极(12)，圈式电极(12)通过绝缘导线从环形凹槽内小孔接至电极支撑杆(11)中心传输电缆；

所述电极多路转换器(2)包括用于插接所述传感器插头(13)的传感器插口(21)以及多个电缆线插口(22)；多芯电缆一端插入电缆线插口(22)，多芯电缆另一端接入主机(3)；

所述主机(3)包括计算机和控制元件，控制元件包括电极切换控制模块、AB供电控制模块、MN测量控制模块和ABMN控制模块；电极切换控制模块能控制任意四个圈式电极接入电路分别作为A、B、M、N电极，AB供电控制模块能为A、B电极供电并测量流经的电流值，MN测量控制模块能测量M、N电极两端的电压值；当A、B、M、N电极完成测量后，通过电极切换控制模块能接入下一组四个圈式电极(12)，从而依次完成测量得到一系列电阻率数据。

2.如权利要求1所述的用于物理模型试验的时空四维电法探测系统，其特征在于，该探测系统还包括供电系统(4)，供电系统(4)连接主机(3)以给主机(3)提供长时间持续稳定的供电；

供电系统(4)包括室内电源(41)、高压升压器(42)和供电电路(43)；将高压升压器(42)能接入室内电源(41)，且高压升压器(42)与主机(3)相连，高压升压器(42)能实现交流转直流和电压自动调节。

3.如权利要求1所述的用于物理模型试验的时空四维电法探测系统，其特征在于，所述电极支撑杆(11)的外径10mm、内径3mm、长1.5m，电极支撑杆(11)上分布4个间距均为L的环形凹槽，且环形凹槽深1mm、宽3mm；

所述圈式电极(12)由10圈导线绕制而成，所述导线由7股铜丝绕成且导线截面为0.5mm²。

4.如权利要求3所述的用于物理模型试验的时空四维电法探测系统，其特征在于，所述电极传感器(1)最多能30根同时工作，共能接出120个传感器插头(13)。

5.如权利要求4所述的用于物理模型试验的时空四维电法探测系统，其特征在于，所述电极多路转换器(2)上为120个整齐排列的传感器插口(21)，最多可接入120个圈式电极(12)，每块5×6的共计30个传感器插口(21)在电极多路转换器(2)内部通过导线焊接在一起，形成1个30芯的电缆线插口(22)，120个传感器插口(21)最终在电极多路转换器(2)形成四个等距排列的30芯的电缆线插口(22)。

6.如权利要求1所述的用于物理模型试验的时空四维电法探测系统，其特征在于，所述计算机为单片机，能进行运算、储存和显示。

7.如权利要求1所述的用于物理模型试验的时空四维电法探测系统，其特征在于，所述控制元件电路：注有IN的前级放大器提高输入阻抗，接受MN电极信号；RC和U13组成低通滤波器滤除高频干扰信号，提高信噪比；标有CR的运算放大器和标有X的多路模拟开关组成可控增益放大器，将弱信号放大，提高测量信号精度；标有P(109)的模数转换器把模拟量转换为数字信号；标有WR的单片机控制电路的工作，并保存数据。