本发明专利技术涉及一种地球物理探测中负载参数的手动测量装置及测量方法，是由蓄电池经正弦波产生模块、负载接口和电压电流取样模块与电流幅值求取模块连接，正弦波产生模块经电压电流取样模块与电压幅值求取模块连接，电压电流取样模块与电压电流相位差求取模块连接构成。由于本发明专利技术是以模拟电路为主的硬件系统，其抗干扰能力强，尤其适合于野外使用，另外，本发明专利技术还具有成本低、测量效率和精度高、测量方法简单和使用方便的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种地球物理感性负载测量装置和测量方法，尤其是负载参数的手动测量装置及测量方法。
技术介绍
地球物理方法在地质探测中起到了重要作用，如核磁共振(MagneticResonanceSounding,MRS)地下探水、长偏移距瞬变电磁(LongOffsetTransientElectromagneticMethod,LOTEM)地下低阻异常探测和可控音频大地电磁(ControlledSourceAudio-frequencyMagneto-telluric,CSAMT)探矿等。这些地球物理方法的激励方式分为磁性源激励和电性源激励，其中磁性源激励的负载是线圈，主要是由电感和电阻串联组成，如图1所示；电性源激励的负载是连接线和大地电极，主要由电阻与电容并联后再与电感串联组成，如图2所示。由于连接线的作用，大地负载呈现感性，线圈负载也是感性负载，因此，线圈和大地负载都可以看作是等效电感和等效电阻的串联，如图3所示。为了调节或配置探测设备使其满足发射性能要求及确保系统正常稳定工作，在地质探测设备工作之前，需要详细了解负载的参数。CN103884920A公开了“手动扫描式电感测量仪及测量方法”，该方法通过设置激发频率区间和间隔，手动改变激发频率不断发射，利用软件系统根据采集的电流值绘制一个幅频图，根据最大值点对应的频率算出电感的精确值，虽然该方法测量精度高及抗干扰能力强，但其测量过程繁琐、测量时间长且效率低；r>另外，此方法只能测量负载的等效电感值，而不能测量负载的等效电阻。CN102621397A公开了“一种电感测量仪”，该方法利用LC谐振电路测量电感，在测量过程中使用信号发生器与电压表，致使成本高、测量仪体积大，野外实验携带不方便等缺点，仅适合实验室使用。另外，市场上也有很多国内外知名仪器测量公司研发的具有测量精度高、抗干扰能力强的LCR测量仪，但这类LCR测量仪作为通用型号，用在地质探测中负载特性测量具有成本高、体积大、携带不便等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述现有技术的缺点，提供一种地球物理探测中负载参数的手动测量装置；本专利技术的另一目的是提供一种地球物理探测中负载参数的手动测量装置的测量方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种地球物理探测中负载参数的手动测量装置，由采集系统1和PC2组成，所述的采集系统1是由12V/24V蓄电池3经正弦波产生模块4、负载接口5和电压电流取样模块6与电流幅值求取模块9连接，正弦波产生模块4经电压电流取样模块6与电压幅值求取模块8连接，电压电流取样模块6与电压电流相位差求取模块7连接构成。正弦波产生模块4是由电压值调节模块10经DC-DC转换器14与数字电压表11连接，DC-DC转换器14经DC-AC逆变电路15与过流保护电路16连接，DC-AC逆变电路15经AC频率调节模块12与频率计13连接构成。电压电流取样模块6是由负载端经电压采样电阻R1和R2分别与负载接口5和电压取样输出端口17连接，负载端经电流采样电阻R3和电流采样输出端口18连接构成。电压电流相位差求取模块7是由电压过零比较电路19和电流过零比较电路20分别经异或门电路21和定时器模块22与显示器23连接构成。电压幅值求取模块8是由电压跟随器24经全桥整流电路25和低通滤波器电路26与数字电压表27连接构成。电流幅值求取模块9是由电压跟随器28经全桥整流电路29和低通滤波器电路30与数字电压表(31)连接构成。地球物理探测中负载参数的手动测量装置的测量方法，包括以下步骤：a、通过电压调节模块10调节DC-DC转换器14的输出电压值，并通过数字电压表11查看，调节到预期值为止；b、通过AC频率调节模块12调节DC-AC逆变电路15输出正弦波的频率，并通过频率计(13)查看，调节到预期值为止；c、电压和频率调节完成后，断开12V/24V蓄电池3，将待测负载两端连接到负载接口5；d、负载接好后，启动电路测量；e、采集系统1稳定工作后，读取显示器23、数字电压表27和数字电压表31的值；f、将读取的数值和正弦波的频率输入Matlab上位机程序32，上位机的计算结果即为负载参数的等效精确值。有益效果：本专利技术与现有通用的LCR测量仪相比，直接使用蓄电池供电，而不用专门的逆变器为LCR测量仪提供电力变换，使用方便降低成本。本专利技术是以模拟电路为主，其抗干扰能力强，尤其适合于野外使用。由于使用现有地球物理探测设备中的PC，可以充分利用资源，并通过PC上位机的数据计算，提高了计算精度和测量效率。过流保护模块的加入，可防止负载短路烧坏硬件系统。使用本装置测量负载时，只需把相关参数输入到PC上位机计算，即可得出负载参数，因此该测量方法简单、使用方便。附图说明图1为磁性源激励的负载原理图图2为电性源激励的负载原理图图3为磁性源激励和电性源激励的负载等效原理图图4为地球物理探测中负载参数的手动测量装置的总体结构框图图5为附图4中采集系统1的总体结构框图图6为附图5中正弦波产生模块4的结构框图图7为附图5中电压电流取样模块6的结构框图图8为附图5中电压电流相位差求取模块7的结构框图图9为附图5中电压幅值求取模块8的结构框图图10为附图5中电流幅值求取模块9的结构框图图11为附图1中PC2的上位机框图图12为附图11中Matlab上位机程序32的操作界面1采集系统，2PC，312V/24V蓄电池，4正弦波产生模块，5负载接口，6电压电流取样模块，7电压电流相位差求取模块，8电压幅值求取模块，9电流幅值求取模块，10电压值调节模块，11数字电压表，12AC频率调节模块，13频率计，14DC-DC转换器，15DC-AC逆变电路，16过流保护电路，17电压取样输出端口，18电流采样输出端口，19电压过零比较电路，20电流过零比较电路，21异或门电路，22定时器模块，23显示器，24电压跟随器，25全桥整流电路，26低通滤波器电路，27数字电压表，28电压跟随器，29全桥整流电路，30低通滤波器电路，31数字电压表，32Matlab上位机程序。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明：如图4所示，一种地球物理探测中负载参数的手动测量装置，是由采集系统1和PC2构成。如图5所示，采集系统1包括12V/24V蓄电池3、正弦波产生模块4、负载接口5、电压电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种地球物理探测中负载参数的手动测量装置，由采集系统1和PC2组成，其特征在于，采集系统1是由蓄电池3经正弦波产生模块4、负载接口5和电压电流取样模块6与电流幅值求取模块9连接，正弦波产生模块4经电压电流取样模块6与电压幅值求取模块8连接，电压电流取样模块6与电压电流相位差求取模块7连接构成。
【技术特征摘要】
1.一种地球物理探测中负载参数的手动测量装置，由采集系统1和PC2
组成，其特征在于，采集系统1是由蓄电池3经正弦波产生模块4、负载接口5
和电压电流取样模块6与电流幅值求取模块9连接，正弦波产生模块4经电压
电流取样模块6与电压幅值求取模块8连接，电压电流取样模块6与电压电流
相位差求取模块7连接构成。
2.按照权利要求1所述的地球物理探测中负载参数的手动测量装置，其特
征在于，正弦波产生模块4是由电压值调节模块10经DC-DC转换器14与数
字电压表11连接，DC-DC转换器14经DC-AC逆变电路15与过流保护电路
16连接，DC-AC逆变电路15经AC频率调节模块12与频率计13连接构成。
3.按照权利要求1所述的地球物理探测中负载参数的手动测量装置，其特
征在于，电压电流取样模块6是由负载端经电压采样电阻R1和R2分别与负载
接口5和电压取样输出端口17连接，负载端经电流采样电阻R3和电流采样输
出端口18连接构成。
4.按照权利要求1所述的地球物理探测中负载参数的手动测量装置，其特
征在于，电压电流相位差求取模块7是由电压过零比较电路19和电流过零比较
电路20分别经异或门电路21和定时器模块22与显示器23连接构成。
【专利技术属性】
技术研发人员：林婷婷，张洋，孙勇，舒旭，赵静，林君，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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