[发明专利]大功率电测微机控制多路电极转换器

摘要

大功率电测微机控制多路电极转换器属地球物理电法勘探专用设备。特点是在分离式结构、串行电缆和分布控制法的基础上，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，并且将发送电缆单独分出；使得本装置既能作高密度电阻率测量和常规电法勘探长测线的数据采集；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。

主权项

1、大功率电测微机控制多路电极转换器，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，属地球物理勘探中电法勘探专用设备；本装置是前一项发明(发明名称：分布式微机控制多路电极转换器；专利申请号：93107832.6)之后的改型设计，其特点是在分布式微机控制多路电极转换器的基础上，加大了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，并且将发送电缆单独分出；面板上增设一个字符型液晶显示器和一个小键盘，构成本装置中的单片微机的输入输出外设部件；其特征是：a.本转换器的主控制器(36)采用单片微机做主控部件，各种工作模式和操作功能都固化在程序存储器(11)中，由键盘(13)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，系统自动执行相应的电极转换程序；测量时每进行一次电极转换动作，CPU(19)经运算处理由控制码发生电路(16)产生一组程控编码，其码位长度等于系统基本组态Ps的四倍，该控制码经发送与驱动电路(17)驱动后，输出至电缆(38)，并逐个移位由0#电极转换开关盒(39)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(26)和两个供电电极开关(27)，便按程序要求分别接通或断开，结果是测线排列中的电极(40)按既定规律接通四个，并分别联到供电电缆A.B.(9)和测量电缆M.N.(8)上，而其他电极全处于断开状态；b.电极转换开关盒(39)中有两个测量电极开关(26)和两个供电电极开关(27)并接组合而成的功率模拟开关组，4个开关的并联端接至外电极(40)，两个测量电极开关的另一端分别联到测量母线的M或N上，两个供电电极开关的另一端分别联到供电母线的A或B上，主控制器经串行电缆传送的串行码(22)，进入串并转换器(30)，在时钟信号(23)的作用下，得到4位控制码，分别经测量电极驱动电路(28)和供电电极驱动电路(29)后分别送到4个模拟开关的控制端，使盒中的开关组按程序要求分别接通或断开，实现了各种工作模式下不同的开关联接阵列；c.本转换器采用字符型液晶显示器(18)和小键盘(13)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、系统基本组态Ps；本转换器工作时各电极的接通状态在显示屏上有实时的指示；d.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。CPU通过键盘读入该设定并判断，再跳转到相应的程序段去执行转换；e.本发明对电极总数(P)没有限制，系统的电极基本组态(Ps)也可随意设定，这两项参数由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长度。如果设定的P＜=Ps，要求将P个电极一次布设完毕，在系统启动之后无需搬动测线电极就可完成测量；如果P＞=Ps，测量前应布设好Ps个电极，系统启动后，随着测量过程的进展，显示屏会给出提示，要求操作员逐段地将电极由后向测线前进方向延伸布设，直至整个测线的测量完成；f.进入操作菜单第三项可进行极距系数(N)的设定。所谓极距系数则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；g.本转换器采用主控制器和电极转换开关分离式结构，转换开关盒安放于测线的各个电极旁并与之相联，主控制器与电极转换开关盒之间的联接是两股多芯电缆(37)和(38)，(37)是发送电缆，内含供电电缆A，B；(38)是接收电缆，内含测量电缆M，N、以及电极转换串行控制码信号线、移位时钟信号线、开关盒电路低压工作电源±12V，+5V)一共有八芯。这两股电缆从主控制器的面板引出，分别接至测线排列上离主控制器最近的0#开关盒(39)的两个输入插头座，0#开关盒的另一侧有对应的两个输出插头座，又引出两股电缆分别联至1#开关盒的两个输入插头座，依次类推，将全测线上的所有开关盒都串接成链，形成了整个系统串行控制式的数据采集链；