微机控制多路电极转换器制造技术

微机控制多路电极转换器为地球物理电法勘探专用设备；采用单片微机作主控，送出程控编码，驱动后控制电子开关组，将６０个电极按６种工作模式转换到电测仪主机的供电电缆Ａ．Ｂ．和测量电缆Ｍ．Ｎ．上。自动变换极距（极距系数Ｎ＝１～１６）与电测主机相配合采集数据；面板上有工作状态及自动报警显示。解决了过去转换器机械加工难度高，部件易磨损，变更极距系数时需人工插销定位，无故障检测等问题。提高了工作效率，可应用于地球物理勘探技术。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

Microcomputer controlled multi-channel electrode converter

Microcomputer control multi electrode converter for geophysical prospecting equipment; using single-chip microcomputer control, programmable control electronic switch sends encoding, driving after the power supply cable A.B. and cable M.N. 60 electrode measurement conversion according to 6 kinds of work mode to the host electrical measuring instrument. Automatic transform distance (distance coefficient N = 1 ~ 16) and electric measuring host matched data; Panel on the working state and automatic alarm display. The converter machining difficulty, easy wear parts, change the distance coefficient when manual bolt positioning, no fault detection etc.. It can improve the work efficiency and can be applied to geophysical exploration technology.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微机控制多路电极转换器，系高密度电测装置，属地球物理勘探中电法勘探专用设备。目前进行高密度测量法时，国外一般都是采用人工操作，或用香蕉插头插接，或用波段开关转接来完成供电电极和测量电极的转换，易带来操作失误也难以提高效率;国内采用的多路电极转换器是一种机电结构装置，步进电机在电测仪主机的程序控制之下动作，电机轴带动4个主触头移动，和60个与外电极相联的铜触头互相转接，实现供电电极和测量电极的转换。受其结构原理的限制，存在有机械加工工艺难度高，材料质量要求严，机械转动部件的磨损及紧固件的松动等问题;工作模式也受限制，比如由于无法实现电极同时向两侧反向延伸的转换而不能进行测深法;极距系数变更时还需要人工插销重新定位，易造成人为操作失误，勘探速度和工作效率也受影响;而且无法实现自身的故障检测与报警功能。本专利技术的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种新型多路转换器，用单片微机作主控，送出程序编码，经译码驱动电路控制由继电器或功率模拟开关组成的电子开关组，满足了高密度电阻率测量方法的需要，提高了工作效率，并能进行自身的故障检测与报警。本转换器由单片微处理机CPU控制系统、逻辑控制接口电路、通道译码驱动电路以及60个电子开关组组成。主要技术特征之一是采用单片微机做主控部件，工作模式以及各种参数的选择由面板上的“工作模式选择开关”，“极距系数拨轮开关”进行设定。本转换器与电测仪主机之间通过联接电缆，采取应答方式进行联络，保证相互之间的同步控制，实现了通道切换和数据采集的自动控制。转换器在单片微处理机管理之下控制60路电极轮流切换和整个系统的安全检测与故障报警。而且系统动作全过程在面板上都有直观的显示。各种工作模式和操作功能都固化在EPROM程序存储器中，按照面板上所预置的方式和参数选择，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就要送出一组程控编码，经逻辑控制接口电路和译码驱动电路得到240个具有驱动能量的状态控制信号，60个电子开关组中共240个电子开关便按程序要求分别接通或断开，使60个测量电极中的4个接通到供电电缆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6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-偶极模式、微分模式、联合剖面模式。尤其是两种测深模式，能取得工程测量中解决剖面测量问题时所必须的测深资料，但电极转换很特殊，需要将电极同时向两侧反向延伸，以往机械结构式的转换器是无法实现的。工作模式的选择由面板上模式选择开关来设定。CPU通过工作模式输入电路来读入该设定并判断，再跳转到相应的程序段去执行转换。本专利技术主要特征之二是电子开关组采用小型直流密封继电器或功率模拟开关作为电极转换的执能部件，每个开关组包含了4个继电器或4个功率模拟开关，每个开关组的输入端接到一个电极上，而输出端有4个，分别挂到A.B.M.N.四条母线上，此外每个开关组还有一个控制信号输入端，因而每个开关组在每一步转换时都能根据CPU送来的特定编码，使得对应的电极或是断开或是接到A.B.M.N四母线的其中之一，实现了各种工作模式下的开关联接阵列。极距系数的选择由面板上的“极距系数拨轮开关”设定，CPU通过“极距系数输入电路”来读入该设定。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。译码驱动电路给出开关驱动信号的同时，还给出被接通电极的指示信号，通过指示驱动电路使得面板上相应电极号的发光二极管闪亮。该机包含有整机硬件的监控管理程序、故障检测程序、6种模式的电极转换程序。温纳四极方式下，所接通的四个电极其排序为“A.M.N.B.”，电极间隔是N个极距，每步各电极同向移动一个极距。偶极-偶极方式下，电极排序为“A.B.M.N.”;微分方式电极排序为“A.M.B.N.”;联合剖面方式电极排序为“A.M.N....B”或“A....M.N.B”，(把B.或A.固定于无穷远点即大于60个电极测线总长三倍的远处)。上述各方式，每转换一步时，电极都是同向移动。等极距测深方式及对数极距测深方式，测量从60个电极的中心位置开始，电极排序为“A.M.N.B.”，每步将A.M.以及N.B.分别向两侧以等极距或对数关系拉开。总之，在每种模式中每次转换只能将60个电极中的4个电极分别接通到A.B.M.N四个公共母线输入端，每个电极具有4种可能的接通状态，在一步转换中CPU必须给出240位状态控制码，对于每一给定的N值，完成60个电极的一次扫描测量需作(60-3×N)步电极转换，N＝1变换到N＝16微机需给出∑(60-3×N)个控制码位，6种工作模式，共给出794880控制码位。本转换器的优点、效果及用途1.电极转换的执能部件采用小型直流密封继电器组或功率模拟开关组，使得转换器工作速度提高，每步换道动作时间小于10毫秒，触点导通电阻小，无机械磨损问题，整机工艺结构简化。2.本转换器采用单片微处理机作主控，能适应多种工作模式的转换规律，增加了系统功能扩展的潜力，又能进行系统故障检测与报警，工作安全可靠，适应了地球物理勘探测量方法发展的需要。本设备应用于地球物理勘探
附图的图面说明附图说明图1.微机控制多路电极转换器面板示意图。图2.本转换器系统结构原理框图。图3.本转换器电测系统野外施工联接示意图。图4.电极与电缆联接部分放大图。本专利技术的具体结构，由以下实施例结合附图作进一步描述。见图1.所示的多路转换器面板示意图。图中，(1)(2)(3)(4)(5)为电缆联接插头座，每根电缆有十二个芯线分别与外电极相接。它们分别对应0～11;12～23;24～35;36～47;48～59号电极共五只插头座，各电极有带锷鱼夹短线与电缆相联。组成有60个电极的测线排列。(6)为控制信号联接插头座，(7)为MN联线，(8)为AB联线(此3根电缆均与电测主机相联)。CPU给出系统检测码，通过报警检测指示电路(33)，来检查供电电缆和测量电缆间是否短路，如存在短路故障，面板上的报警指示灯(9)，(10)，(11)，便闪亮进行报警，而且系统程序自动停止，等待操作员检查和排除故障。(12)为本机电源开关。(13)为60道电极联接状态指示灯(0道到59道)。(14)为拨轮开关用作选择极距系数(N＝1～16)。(15)为工作模式选择开关共有7个位置第一档位是闲置待机档、依次为测深1(等极距测深)、测深2(对数极距测深)、温纳四极、偶极-偶极、微分、联合剖面。工作模式选择开关(15)的设定，视勘探方法需要而定。(16)为复位按钮开关，用作整机复位(系统初始化)之用。本专利技术的线路结构见图2.所示的系统原理框图。上部(17)为系统面板插头与外电极接线。(18)为电子开关组。它受微机控制系统及接口电路(20)～(27)的控制而动作，每开关组包含四只开关，分别联通供电电极A.B.以及测量电极M.N.。电子开关组印刷线路板涂复醇酸烘干绝缘漆。(20)为各道开关的分组译码驱动电路。(19)为电极被选通的指示电路，以便操作员在面板上直观醒目地监视电测工作的进行。(21)为逻辑控制接口电路。(22)是本文档来自技高网...

【技术保护点】
微机控制多路电极转换器，系高密度电测装置，属地球物理勘探中电法勘探专用设备；由单片微处理机ＣＰＵ控制系统、逻辑控制接口电路、电极序号译码驱动电路及６０个电子开关组组成；其特征是：ａ．采用单片微机作主控部件，各种工作模式和操作功能都固化在程序存储器ＥＰＲＯＭ（２７）中，工作模式以及各种参数的选择由面板上的“工作模式选择开关”，“极距系数拨轮开关”进行设定；测量中每进行一次电极转换动作，ＣＰＵ送出一组程控编码，经逻辑控制接口电路（２１）和译码驱动电路（２０），得到２４０个具有驱动能量的状态控制信号，６０个电子开关组（１８）中共２４０个电子开关按程序要求分别接通或断开，使６０个测量电极中的４个接通到供电电缆Ａ．Ｂ．和测量电缆Ｍ．Ｎ．，而其他电极全处于断开状态；ｂ．电子开关组（１８）采用小型直流密封继电器或功率模拟开关，作为电极转换的执能部件；每个开关组的输入端接至一个电极上，而输出端有４个，分别挂到Ａ．Ｂ．Ｍ．Ｎ．四条母线上，还有一个控制信号输入端；在微机控制下使得该电极或是断开或是接到Ａ．Ｂ．Ｍ．Ｎ．四母线的其中之一上去，实现了各种工作模式的开关联接阵列；ｃ．转换器具有６种工作模式，即：等极距测探模式、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；工作模式的选择由面板上的工作模式选择开关（１５）来设定，ＣＰＵ通过工作模式输入电路（２３）来读入该设定并判断，再路转到相应的程序段去执行转换；ｄ．转换极距系数的选择由面板上的“极距系数拨轮开关”（１４）来设定，ＣＰＵ通过极距系数输入电路（２４）来读入该设定，并确定转换极距的间隔。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李志武，周燕云，王磊，
申请(专利权)人：地质矿产部机械电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]