一种地震电法勘探装置的制作方法

1.本发明涉及地球物理勘探技术，尤其涉及利用现代的先进的电子技术将多通道电法勘探仪器和地震勘探仪器合二为一的一种先进的地震电法勘探系统。


背景技术：

2.电法勘探和地震勘探是地球物理勘探方法中的两个分支。前者是利用电场的原理，后者是利用波的传播原理。前者测量的是大地间的电压和电流信号，后者测量的是在大地中传动的波的信号。前者数据采样率每秒100个数据就可满足要求，而后者则要求数据采样率在每秒8000个数据以上。前者在常规单通道测量时，几十个电极共用一个模数转换器(adc)就可以，而后者则要求每一个检波器都要用一个模数转换器(adc)。所以现在都是用电法仪器完成电法勘探任务，用地震仪器来完成地震勘探任务。
3.虽然如前述电法仪器和地震仪器有很多不同，但它们最终都是要将一个电压信号的模拟量转换成一个数字量。如在电法仪器中，主要是将大地某两点间的电压差模拟量转换成电压数字量；在地震仪器中，是将大地中波的震动先通过检波器转换成一个电压模拟量，再将此模拟量转换成电压数字量。所以这两种仪器的主要部分有很多相同和相通的部分。这就给将两个仪器合并提供了基础。
4.但目前，电法仪器不能用于地震勘探，地震仪也不能用于电法勘探。因此传统的物探设备功能单一，工作效率低。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种地震电法勘探装置，将电法勘探仪器和地震勘探仪器这两个使用了近百年的地球物理勘探仪器合二为一，形成一个装置，从而既可以完成电法勘探，又可完成地震勘探。
6.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
7.一种地震电法勘探装置，即可以用于地震勘探，也可以用于电法勘探,由主微控制器、地震震源感应电路、电压采集装置、电极选择电路、电流采集装置、高压控制装置、计算机、地震震源传感器、多芯电缆、芯线接头、工作电极、检波器组成，所述计算机通过usb接口或wifi与所述主微控制器连接，读取或存储数据并向所述主微控制器下达指令，所述主微控制器分别与所述电压采集装置、电极选择电路、电流采集装置、高压控制装置连接；所述多芯电缆一端连接在所述电极选择电路上，另一端通过所述芯线接头连接所述工作电极或检波器，所述地震震源传感器、所述地震震源感应电路、所述主微控制器依次连接；在用于电法勘探时，所述多芯电缆中的每根芯线通过所述芯线接头连接1个工作电极，所述主微控制器控制所述高压控制装置将正负供电的时间域高电压通过所述电流采集装置输入给所述电极选择电路，所述电极选择电路在所述主微控制器控制下选取多芯电缆中的任意两根芯线连接的工作电极做为向大地供电的a极和b极，所述a极和b极将正负供电的时间域高电压输入大地形成电场，所述主微控制器控制所述电流采集装置采集电流信号并将信号数字
化后通过所述主微控制器传输至所述计算机中，所述电压采集装置接收芯线连接的工作电极形成的低压模拟信号，所述电压采集装置将低压模拟信号数字化后通过所述主微控制器传输至所述计算机中；在用于地震勘探时，所述多芯电缆中的每两根芯线通过所述芯线接头连接1个检波器，所述地震震源传感器将震源启始信号发送给所述地震震源感应电路，所述地震震源感应电路将震源启始信号滤波后发送给所述主微控制器，所述主微控制器控制所述电压采集装置通过所述电极选择电路接收与所述多芯电缆连接的检波器形成的低压模拟信号，所述电压采集装置将低压模拟信号数字化后通过所述主微控制器传输至所述计算机中。
8.进一步优选方案为，所述电压采集装置由多路电压信号滤波器以及依次连接的信号选择开关、多路电压信号放大装置、多路电压信号模数转换器组成，所述多芯电缆中的芯线通过所述电极选择电路及所述电压信号滤波器与所述信号选择开关相连，所述电压信号滤波器将每根芯线中的干扰信号滤除并提高信噪比。
9.进一步优选方案为，所述电压采集装置外接有参考电极，所述参考电极与所述电压信号滤波器连接，所述电压信号滤波器将芯线中的干扰信号滤除并提高信噪比，在用于电法勘探时，所述参考电极与工作电极形成低压模拟信号。
10.进一步优选方案为，所述信号选择开关在所述主微控制器控制下通过芯线将两个相邻工作电极形成的低压模拟信号传输给所述电压信号放大装置放大或通过芯线将所述参考电极分别工作电极形成的低压模拟信号传输给所述电压信号放大装置放大，所述主微控制器控制所述电压信号模数转换器将放大后的低压模拟信号转换为数字信号传输到所述主微控制器中。
11.进一步优选方案为，所述电流采集装置由电流采样电路、电流信号滤波器、电流信号放大装置、电流信号模数转换器、电流信号数字隔离装置依次连接组成，所述电流采样电路将所述高压控制装置输出的正负供电的时间域高电压输入给所述电极选择电路，并将高电压形成的电流采样形成电流模拟信号，并将电流模拟信号输入所述电流信号滤波器中滤除干扰信号提高信噪比，经滤波后的信号通过所述电流信号放大装置放大后，经所述电流信号模数转换器转换为数字信号，所述主微控制器控制所述数字隔离装置将数字信号从高压端传到低压端的所述主微控制器中。
12.进一步优选方案为，所述高压控制装置由dc高压输入电路与极性和开关控制电路组成，所述极性和开关控制电路在所述主微控制器控制下将由所述dc高压输入电路导入的直流高压转换为正负供电的时间域高电压输入给所述电流采样电路。
13.进一步优选方案为，在用于地震勘探时所述信号选择开关在所述主微控制器控制下将经所述电压信号滤波器滤波后的所述检波器形成的低压模拟信号传输给所述电压信号放大装置放大，所述主微控制器控制所述电压信号模数转换器将放大后的低压模拟信号转换为数字信号传输到所述主微控制器中。
14.进一步优选方案为，所述多芯电缆至少有两条，每条多芯电缆可有24根、32根或48根芯线。
15.进一步优选方案为，所述多芯电缆中的每根芯线连接有两个继电器，一个用于控制供电可任意切换a极和b极，另一个用于控制测量信号，供电时不能测量信号，测量信号时不能供电。继电器位于电极选择电路中。
16.本发明相对现有技术具有以下有益效果：通过设置主微控制器控制电压采集装置、电极选择电路、电流采集装置、高压控制装置，地震震源感应电路实现了既可以完成电法勘探又可以完成地震勘探的多功能探测方式，将两种传统勘探方法合二为一，提高了勘探效率；通过设置电流采集装置将电流信号先数字化再由高压端隔离传输至低压端，获得了信号传输中减少失真的有益效果；通过设置电极选择电路，可在多芯电缆中任意多次选取ab极的位置，无需将b极固定到无穷远处，获得了可快速反复获得大量测量数据的有益效果；通过设置外接参考电极，在原有测量数据的基础上即增加了电法勘探的数据量又保证了数据的真实性。
附图说明
17.图1为本发明结构示意图。
18.图2为电法勘测时电压采集装置结构、工作示意图。
19.图3为地震勘测时电压采集装置结构、工作示意图。
20.图4为电流采集装置与高压控制装置结构、工作示意图。
21.图5为芯线连接继电器电路结构示意图。
22.图6为本发明工作原理示意图。
23.其中，1.主微控制器；2.地震震源感应电路；3.电压采集装置；4.电极选择电路；5.电流采集装置；6.高压控制装置；7.参考电极；8.计算机；9.地震震源传感器；10.多芯电缆；11.芯线接头；12.工作电极；13.检波器；31.电压信号滤波器；32.电压信号放大装置；33.电压信号模数转换器；34.信号选择开关；51.电流采样电路；32.电流信号滤波器；53.电流信号放大装置；54.电流信号模数转换器；55.电流信号数字隔离装置；61.dc高压输入电路；62.极性和开关控制电路。
具体实施方式
24.下面结合说明书附图对本发明实施例做详细说明：
25.如图1至图6所示。
26.一种地震电法勘探装置，即可以用于地震勘探，也可以用于电法勘探，由主微控制器1、地震震源感应电路2、电压采集装置3、电极选择电路4、电流采集装置5、高压控制装置6、计算机8、地震震源传感器9、多芯电缆10、芯线接头11、工作电极12、检波器13组成，所述计算机8通过usb接口或wifi与所述主微控制器1连接，读取或存储数据并向所述主微控制器1下达指令，所述多芯电缆10一端连接在所述电极选择电路4上，另一端通过所述芯线接头11连接所述工作电极12或检波器13，所述主微控制器1分别与所述电压采集装置3、电极选择电路4、电流采集装置5、高压控制装置6连接。
27.以两根多芯电缆10，每根多芯电缆10包含48根芯线为例。
28.在用于电法勘探时：
29.所述多芯电缆10中的每根芯线通过所述芯线接头11连接1个工作电极12，共有96个工作电极12，所述计算机8通过usb接口或wifi向所述主微控制器1下达指令，所述主微控制器1控制所述高压控制装置6中的dc高压输入电路61将外接导入的直流高压传输给极性和开关控制电路62，所述极性和开关控制电路62将直流高压转换为正负供电的时间域高电
压并输入给所述电流采集装置5中的电流采样电路51，所述电流采样电路51将正负供电的时间域高电压输入给所述电极选择电路4，所述电极选择电路4在所述主微控制器1控制下选取多芯电缆10中的任意两根芯线连接的工作电极12做为a极和b极将正负供电的时间域高电压输入大地形成电场。
30.所述电流采样电路51将输入大地的电流采样形成电流模拟信号，并将电流模拟信号输入所述电流信号滤波器52中滤除干扰信号提高信噪比，经滤波后的信号通过所述电流信号放大装置53放大后，经所述电流信号模数转换器54转换为数字信号，所述主微控制器1控制所述数字隔离装置55将数字信号从高压端传到低压端的所述主微控制器1中，所述主微控制器1中将数字信号传输到所述计算机8中，将采样的电流信号先数字化后再从高压端传输至低压端的主微控制器1中可减少信号失真。电流采样电路51中的高压电流通路上设置有采样电阻，电流经过时产生低电压，电流信号实为以电压数据的形式表现。
31.所述电压采集装置3由97路电压信号滤波器31、48路电压信号放大装置32、48路电压信号模数转换器33和信号选择开关34组成。
32.所述多芯电缆10中的96根芯线通过所述电极选择电路4每根连接有1个电压信号滤波器31，并与所述信号选择开关34相连，第97个电压信号滤波器31通过单根芯线外接参考电极7，所述参考电极7也与所述信号选择开关34相连，所述97路电压信号滤波器31将每根芯线中的干扰信号滤除并提高信噪比。
33.测量低压模拟信号时，所述信号选择开关34在所述主微控制器1控制下通过芯线将两个相邻工作电极12形成的48个低压模拟信号传输给所述48路电压信号放大装置32放大，或通过芯线将所述参考电极7分别与工作电极12形成的低压模拟信号传输给所述电压信号放大装置32放大，所述参考电极7先分别与48个工作电极12形成48个低压模拟信号，再与剩余的48个工作电极12形成低压模拟信号，所述主微控制器1控制所述电压信号模数转换器33将放大后的低压模拟信号转换为数字信号传输到所述主微控制器1中，所述主微控制器1中将数字信号传输到所述计算机8中。在电法勘探测量低压模拟信号时，根据所述电极选择电路4选择的a极、b极情况，会测量到a极与b极、a极与其他工作电极、b极与其他工作电极或者参考电极分别与a极、b极形成的无效电压信号，在后期数据处理中，会剔除这些无效电压信号。
34.在用于地震勘探时。
35.所述多芯电缆10中的96根芯线每两根芯线通过所述芯线接头11连接1个检波器13，共有48个检波器13，所述96根芯线另一端通过所述电极选择电路4每根连接有1个电压信号滤波器31，并与所述信号选择开关34相连，所述96路电压信号滤波器31将每根芯线中的干扰信号滤除并提高信噪比。
36.所述地震震源传感器9与所述地震震源感应电路2相连，将震源启始信号发送给所述地震震源感应电路2，所述地震震源感应电路2将震源启始信号滤波后发送给所述主微控制器1，所述主微控制器1控制所述所述电压采集装置3通过所述检波器13完成电压采集过程。。
37.所述信号选择开关34在所述主微控制器1控制下将经所述电压信号滤波器31滤波后的所述检波器13形成的48个低压模拟信号传输给48路所述电压信号放大装置(32)放大，所述主微控制器(1)控制所述48路电压信号模数转换器(33)将放大后的低压模拟信号转换
为数字信号传输到所述主微控制器1中，所述主微控制器1将数字信号传输到所述计算机8中。
38.进一步优选方案，所述多芯电缆10至少有两条，根据实际需要可使用24根、32根或48根芯线的电缆。
39.进一步优选方案，所述多芯电缆10中的每根芯线在所述电极选择电路4中连接有两个继电器，一个用于控制供电可任意切换a极和b极，另一个用于控制测量信号，供电时不能测量信号，测量信号时不能供电。
40.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，凡是依据本发明的实质技术内容对以上实施例所做的任何变化、修改、替换和变型，仍属于本发明的技术方案的范围内。