专利名称：一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及国际专利分类G01V3/00电或磁的勘探或探测、地磁场特性的测量例如磁偏角或磁偏差技术领域，尤其是一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置。
背景技术：
现有技术中，物探技术研究应用广泛，基于天然电场物探测量技术发展引人注目，尤其是其在抗干扰性能和数据的准确性方面所具有优异特性愈发突出，这类不断取得的新发展中技术以经开始基于天然电磁场作为场源，所以省略传统技术中笨重的供电设备部分，使得其装置显著轻便、快捷，这也就更进一步促进技术得到迅捷推广；然而，由于天然场源本身具有易变化、不稳定的特性，已有技术必须对此开展工作以维持测量精度和抗干扰能力，但是，这样不能根本摆脱天然场源的随时场变化的困扰。公知技术中，对于前述问题的研究和改进的可参考文献较少，尤其是相关专利文献也不多，比如，中国专利申请201110170413.0涉及一种高精度天然电场物探测量仪，包括数据采集模块、主控制器、数据存储模块和人机界面，所述的主控制器分别与数据采集模块、数据存储模块、人机界面连接；所述的数据采集模块包括依次连接的测量电极、第一工频抑制电路、衰减增益电路、前端放大电路、第二工频抑制电路、程控放大电路、程控滤波电路、检波电路、AD转换电路，所述的AD转换电路与主控制器连接。中国专利申请201020128870.4涉及地球物理勘探测量仪器的一种高密度天然电场选频物探测量仪。包括电极组、电极选择电路、选频放大电路和控制器。基于天然交变电场选频物探测量方法的理论基础，将传统的双电极测量模式改进为多电极测量模式，在测量前可以精确布置电极；在测量过程中通过改变电极组的输入选择，可以获得更多测量数据，形成二维或三维图形，测量结果准确可靠且直观。中国专利申请86201631 —种利用天然交变电场勘测地下水文,地热,工程地质问题的便携式微机自动选频物探测量仪.选用工作频率为25，67，170赫兹。由于采用了微机控制系统，并配有微型打印机，可在现场一次顺序打印出三个频率的异常曲线图和相应数据，现场获得地质结论.采用单片微型计算机作为智能控制器，可自动控制输入讯号增益和选频。中国专利申请201120214308.8涉及一种高精度天然电场物探测量仪，包括数据采集模块、主控制器、数据存储模块和人机界面，所述的主控制器分别与数据采集模块、数据存储模块、人机界面连接；所述的数据采集模块包括依次连接的测量电极、第一工频抑制电路、衰减增益电路、前端放大电路、第二工频抑制电路、程控放大电路、程控滤波电路、检波电路、AD转换电路，所述的AD转换电路与主控制器连接。中国专利申请201080030843 —种电磁场测量设备，用于以高灵敏度测量其中密集封装了电子器件的极小区域中的电磁场。基于从计算控制单元(40)供应的振幅水平控制信号(eb)，通过调整检偏器(34)相对于信号光(pf)的偏振面的角度而由检偏器(34)调整信号光(pf)的振幅水平。基于由RF频谱分析器(39)测量的电信号(ed)的频谱(ea)将振幅水平控制信号(eb)从计算控制单元(40)供应到检偏器(34)。将包含在入射到光接收器(38)上的信号光(ph)中的载波和边带之间的振幅水平比控制为固定值。目前，对于天然电场物探仪设备，由于利用天然电磁场作为场源省略笨重的供电部分，具有轻便、快捷等显著特点，符合物探仪轻便、小型化的发展趋势，在实际使用中得到广泛的应用，也取得重大的成果，但由于天然场源是一个随时变化的场源，时刻都在变化，这严重影响到后期的物探数据准确性，因为场源的可变性或不确定性，相比人工电法勘探的场源的可知性和稳定性，就存在巨大的差异，不能得到准确的判断，甚至造成极大的误差。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置，η个无线数据采集器采用网络型或分布式组合通过主控制器无线控制η个数据采集器同时采样测量，以采集到同一时间的天然电场场源数据，这样采样测量具有时间的一致性，也得到场源的一致性，解决天然电场随时间变化场源不稳定的问题，从而得到相对稳定场源以克服天然电场的不稳定性从而确保物探测量的准确水平。实现本发明的发明目的措施在于:主控制器通过无线控制l-η个数据采集器实现同时采样测量，以采集到同一时间的天然电场场源数据。 尤其是，其中，数据采集器与电极传感器连接，将电极传感器安置于待测地面。其中l-η个数据采集器，均使用高性能的24位Λ- Σ A/D转换器实现对微弱信号高效转换，设置信号检测和跟随，保证测量的时间和频率的一致性，实现完全的同时测量。本发明的原理在于，为解决天然电场场源的随时变化的这一重大缺点，仅仅靠提供测量精度和抗干扰能力是不能根本解决天然场源随时变化的，要彻底解决天然电场的随时变化性，最直接有效的就是使用同一时间的天然电场的场源，这样的场源就是相对的稳定场，符合电法物探对场源的需求，可以得到非常满意的电法物探数据和结果。本发明的优点在于，通过采用无线控制的方式，可以实现一个主机控制η个数据采集器，η个无线数据采集器采用网络型或分布式组合布局测量，由于采用无线控制的先进技术，使效率及精度实现大大的提高，数据采集器的数量可以根据实际使用的需要增加或减少，可以采集测量到随时变化的天然场源中的同一时间的天然电场的场源，符合电法物探的相对测量分析的要求，在实际使用中取得重大突破，既省略人工电法勘探笨重的供电部分，又获得了相对稳定的天然电场场源；方便快捷，智能化程度极高；由于使用η个数据采集器不产生共模干扰，部分电极传感器共用，节省资源，可以根本解决天然电磁场随时变化的缺点，这样的测量数据进行分析判断就能实现更加精准的判断，克服目前天然电场类物探仪器场源不稳定的重大缺点。
图1是本发明的结构示意2是本发明中的主控制器框3是本发明中的的主控制器结构示意图
图4是本发明中的的实施例示意图
具体实施例方式以下通过实施例和附图进一步说明。如附图1所述，主控制器通过无线控制l-η个数据采集器同时采样测量，以采集到同一时间的天然电场场源数据。其中，数据采集器与电极传感器连接，将电极传感器安置于待测地面。如附图2所述，主控制器包括无线控制模块、人机对话界面模块和数据收集存储模块。主控制器由无线发射模块来控制数据采集器发射测量命令及收集测量数据，数据采集器由高精度时钟控制与电极传感器连接，将电极传感器安置于待测地面，由主机发射同时测量的命令，数据采集器收到命令后实现同时测量，以采集测量到随时变化的天然场源中的同一时间的天然电场的场源。如附图3所述，数据采集器包括无线控制模块和数据采集处理模块。作为实施例，本发明由一台主控制器、l-η台数据采集器及电极传感器组成天然电场物探仪，并带有高精度时钟及无线控制模块，数据采集器连接电极传感器传感器，在高精度的时钟控制下由主机主控制器通过无线命令来完成多路同时数据采集测量，来达到获取同一时间天然电场场源的目的。如附图4所示，本实施例中，主控制器由主控电路、人机对话界面、数据存储导出模块和无线控制模块组成；l_n台数据采集器中由无线控制模块和数据采集模块组成，数据采集模块由工频抑制电路、前级信号调理电路和信号采集电路构成；其中η台数据采集器中的电极传感器部分由正、负两极电极组成，相同的电极及连接电缆实现通用，对η个数据采集器中的信号输入，使用高性能的24位Λ- Σ A/D转换器实现对微弱信号高效转换，使用高精度时钟控制实现η个数据采集器同时采样测量，保证测量的时间和频率的一致性。前述中，由于使用主控制器同时控制η个数据采集器的模式，排除了电极传感器之间的共模干扰，其特征在于，电极传感器由多个正、负两极电极棒组成，为了节省电极棒及连接电缆，相同的电极棒及连接电缆实现共用；经过数据采集器后由主控制器处理，主控制器对相应的每组数据进行编号来区分各组数据，再转变成多路信号输出，以实现信号的同时测量；为提高整机抗干扰能力，工频抑制电路采用Q值可调的有源双T带阻滤波器，滤除50Hz和60Hz的工频干扰，衰减为50dB ;前级信号调理电路根据信号的强弱，自适应切换相应的放大倍数，分为4个放大倍数XI，ΧΙΟ, X100, X1000 ;无线控制模块中包括GPS模块，主控电路采用32位高性能ARM芯片STM32F103，信号采集电路采用16位高精度模数转换芯片AD8329。GPS模块采用由U-BLOX公司生产的高性能GPS模块。本发明中各测量电极在地面上可等距离的任意布置，同步方式方面采用GPS进行时钟的精确同步。本实施例具有以下优点:—、解决天然电场的场源稳定性:使用该方法及装置可以采集测量到随时变化的天然场源中的同一时间的天然电场的场源，获得了相对稳定的天然电场场源，解决了目前天然电场类物探仪器场源不稳定的重大缺点。
二、数据准确:多个数据采集器同时采样测量，充分保证测量数据的准确性。三、轻便快捷:省略人工电法勘探笨重的供电部分，又获得了稳定的天然电场场源，轻便更准确。四、使用灵活方便:由于采用无线控制模块，可以任意布局，使用相当方便，有效防止因为电缆线太多而出现混乱。五、节省资源，电极传感器实现共用，节省资源，降低成本。在以上实施例中，未及叙述的涉及实施的其他必要技术等采用现有技术，不再依次列举详述。本发明中，主控制器由无线发射模块来控制数据采集器发布测量命令及收集测量数据，数据采集器由高精度时钟控制与电极传感器连接，将电极传感器安置于待测地面，由主机发射同时测量的命令，数据采集器收到命令后实现同时测量，以采集测量到随时变化的天然场源中的同一时间的天然电场的场源，由于使用η个数据采集器而不使用同一电源没有共模干扰，电极传感器部分可以共用和串用，既省略人工电法勘探笨重的供电部分，又获得了相对稳定的天然电场场源，完全符合电法勘探的理论，使用这样的方法对测量数据进行分析判断就能得到非常满意的电法物探数据，克服目前天然电场类物探仪器场源不稳定的重大缺点。本发明在保持原有的高精度测量的前提下，实现η个数据采集器同时采样测量，具有时间的一致性，也得到场源的一致性，在后期的相对数据处理及分析中相当于是稳定的场源发出的信号，彻底解决了天然电场类仪器的场源不稳定的缺点，在实际使用中取得重大突破，使效率及精度实现大大的提高。与现有技术相比，本发明具有以下优点:一、解决天然电场的场源稳定性:使用该方法及装置可以采集测量到随时变化的天然场源中的同一时间的天然电场的场源，获得了相对稳定的天然电场场源，解决了目前天然电场类物探仪器场源不稳定的重大缺点。二、数据准确:多个数据采集器同时采样测量，充分保证测量数据的准确性。三、轻便快捷:省略人工电法勘探笨重的供电部分，又获得了稳定的天然电场场源，轻便更准确。四、使用灵活方便:由于采用无线控制模块，可以任意布局，使用相当方便，有效防止因为电缆线太多而出现混乱。五、节省资源，电极传感器实现共用，节省资源，降低成本。在以上实施例中，未及叙述的涉及实施的其他必要技术等采用现有技术，不再依次列举详述。
权利要求
1.一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置，其特征是:n个无线数据采集器采用网络型或分布式组合布局测量，主控制器通过无线控制η个数据采集器同时采样测量，以采集到同一时间的天然电场场源数据。
2.如权利要求1所述的一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置，其特征是:主控制器由无线发射模块来控制数据采集器发射测量命令及收集测量数据，数据采集器由高精度时钟控制与电极传感器连接，将电极传感器安置于待测地面，由主机发射同时测量的命令，数据采集器收到命令后实现同时测量，以采集测量到随时变化的天然场源中的同一时间的天然电场的场源。
3.如权利要求1所述的一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置，其特征在于，主控制器包括无线控制模块、人机对话界面模块和数据收集存储模块。
4.如权利要求1所述的一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置，其特征在于，数据采集器包括无线控制模块和数据采集处理模块。
5.如权利要求1所述的一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置，其特征在于，数据采集处理模块由工频抑制电路、前级信号调理电路及AD采样采集电路组成。
6.如权利要求1所述的一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置，其特征在于，主控制器由主控电路、人机对话界面、数据存储导出模块和无线控制模块组成。
7.如权利要求1所述的一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置，由于使用主控制器同时控制N个数据采集器的模式，排除了电极传感器之间的共模干扰，其特征在于，电极传感器由多个正、负两极电极棒组成，为了节省电极棒及连接电缆，相同的电极棒及连接电缆实现通用；经过数据采集器后由主控制器处理，主控制器对相应的每组数据进行编号来区分各组数据，再转变成多路信号输出存储。
全文摘要
一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置，由n个无线数据采集器采用网络型或分布式组合通过主控制器无线控制n个数据采集器同时采样测量，以采集到同一时间的天然电场场源数据。由于使用n个数据采集器而不使用同一电源没有共模干扰，电极传感器部分可以共用和串用；n个数据采集器无需电缆连接主控制器，采用无线发射模块发射采集的数据，可以灵活多变的布局测量。本发明创造既省略人工电法勘探笨重的供电部分，又解决天然电法勘探中天然电场场源不稳定的缺点，获得了相对稳定的天然电场场源，使用这样的方法对测量数据进行分析判断就能得到非常满意的电法物探数据，克服目前天然电场类物探仪器场源不稳定的重大缺点。
文档编号G01V3/08GK103149593SQ20131003442
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者陈龙 申请人:上海艾都能源科技有限公司