[发明专利]大功率电测微机控制多路电极转换器

说明书

本发明涉及一种大功率电测微机控制多路电极转换器，属地球物理勘探中电法勘探专用设备。既适用于高密度电测法以及常规电法勘探长测线的大容量数据采集;还能应用于石油、天然气、金属矿等领域的深层大功率勘探中作为电磁勘探系统中的发送（发射）与接收的控制转接装置。

本发明是继前一项发明（发明名称：分布式微机控制多路电极转换器;专利申请号：93 1 07832.6）之后的改型设计。特点是将发送电缆与接收和控制电缆分开，并加大各开关盒中发送电极转换控制信号的驱动能力和对应模拟电子开关的功率容量。从而扩大了其应用范围，不仅能用于电偶源的发送、接收的电极转换;而且也适用于磁偶源的发射、接收的转换，不仅可单系统工作，也可双系统或多系统工作，能构成阵列测线进行接收和发送（发射）的转换，实现三维电法勘探以及深层大功率勘探。

另一改进设计是面板上增设一个字符型液晶显示器和一个小键盘，构成本发明中的单片微机的输入输出外设部件，液晶屏上可显示操作菜单、也可指示本转换器的各种工作状态;键盘用于输入操作功能的选择、工作参数的选择。省却了前发明中面板上的工作模式开关、参数选择开关和通道通断指示灯、报警指示灯，从而精减了整机的硬件，简便了操作，但整机的功能可扩性和可塑性都有所增强。

本装置由带单片微机的主控制器和一套电极转换开关盒组成，其主要技术特征之一是：主控制器由单片微处理机CPU控制系统、逻辑控制接口电路、电极转换控制码发生与发送电路等组成;转换开关盒由功率模拟开关组、控制码串并转换电路、及开关驱动电路组成。转换开关盒安放于测线的各个电极旁并与之相联;主控制器接出两股多芯电缆，一股是发送电缆，内含供电电缆A，B;另一股是接收电缆内含测量电缆M，N、串行控制码线、移位时钟信号线、开关盒工作电源线。两股电缆分别接入0＃开关盒的输入端，0＃开关盒的输出端又接入1＃开关盒的输入端，1＃开关盒的输出端再联到2＃开关盒的输入端，依次类推，形成整个系统的串行控制数据采集链。

本转换器的主控制器采用单片微机做主控部件，利用液晶显示器和小键盘使操作实现了计算机化的人机对话操作方式。开机后单片机首先进行系统自检测和初始化，然后显示出功能选择菜单，操作员可根据显示屏的提示由键盘逐项设定工作模式、极距系数N、电极总数P、系统基本电极组态Ps。本转换器与电测仪主机之间还联接有一股控制电缆，双方采取应答方式进行联络，保证相互之间的同步动作，实现了通道切换和数据采集的自动控制。主控制器在单片微处理机管理之下控制多路电极顺序切换，整机工作时各电极的接通状态在显示屏上有实时的指示。各种工作模式和操作功能都固化在EPROM程序存储器中，按照操作员由键盘所预置的方式和参数，系统自动执行相应的程序。测量时每进行一次电极转换动作，CPU就从串行控制口送出一组程控编码，其码位长度等于电极总数的四倍。控制码经接收电缆传输并逐个移位，由0＃电极转换开关盒向远端开关盒输出，直至控制码全部到位，使每个开关盒都得到四个具有驱动能量的状态控制信号，盒中的电子开关组包括两个测量电极开关和两个供电开关，便按程序要求分别接通或断开，结果是测线中的电极按既定规律接通四个，并分别联到供电电缆A.B.和测量电缆M.N.上，而其他电极全处于断开状态。

本转换器具有7种工作模式，即：等极距测深模式、对数极距测深模式、温纳四极模式、偶极一偶极模式、微分模式、联合剖面模式、中间梯度模式。工作模式的设定由操作菜单第一项来选择。

本发明主要特征之二是：可灵活选择测量电极的总数（P）和系统电极基本组态（Ps），不受前发明中规定的最大排列P＝120的限制。P表示测线上所需排列的测点总数、Ps表示一次布设下的电极数目。这两项参数由操作菜单第二项进行选择，CPU通过键盘读入该设定，然后计算出每次电极转换所需的控制码位长度。

极距系数是确定极距间隔大小的一个因子（用N来表示），比如说，N＝1时为最小极距等于相邻两电极的距离，N＝2时，极距是N＝1的两倍，依次类推。进入操作菜单第三项可进行极距系数的设定。

主控制器在送出串行控制码的同时，还产生被接通电极通道号的编码信号，经单片机CPU译码和显示信息编排，再送往液晶显示器，实时指示出测量电极排列中的各开关盒的通断工作状态。