一种基于土壤电阻率测量的高压测量装置的制作方法

本实用新型涉及土壤电阻率测量技术领域，尤其涉及一种基于土壤电阻率测量的高压测量装置。

背景技术：

土壤电阻率测量的基本原理：在待测土壤里插入多个电极，选取两个电极，施加电流作为激励源，测量其它所有电极上的电压，利用电压和电流的关系，反演得出待测土壤各位置的电阻率。

受电极接地电阻的影响，激励源的电压通常达到几百伏，各测量电极的电压会在毫伏到几十伏范围内分布，现有的数据采集方法无法覆盖如此宽的量程范围，特别是对高电压的测量，目前市场主流的方法是电压超出±10v就忽略不测。因此，为解决上述问题，本实用新型提供一种基于土壤电阻率测量的高压测量装置，可以测量电极上的高电压，弥补现有技术中无法测量电极上高电压的短板。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种基于土壤电阻率测量的高压测量装置，可以测量电极上的高电压，弥补现有技术中无法测量电极上高电压的短板。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种基于土壤电阻率测量的高压测量装置，其包括电极、a/d转换器和处理器，还包括高压放大电路、可控衰减电路和低压放大电路；

电极的一端插入待测土壤中，电极的另一端与高压放大电路的输入端电性连接，高压放大电路的输出端经过可控衰减电路与低压放大电路的输入端电性连接，低压放大电路的输出端与a/d转换器的模拟输入端电性连接，a/d转换器的数字输出端与处理器的输入端电性连接。

在以上技术方案基础上，优选的，高压放大电路包括：高压运算放大器和电阻r1；

电极的另一端与高压运算放大器的同相输入端电性连接，高压运算放大器的反向输入端与高压运算放大器的输出端电性连接，高压运算放大器的输出端通过电阻r1与可控衰减电路的输入端电性连接。

进一步优选的，可控衰减电路包括：电阻r2、继电器k1和继电器驱动电路；

高压运算放大器的输出端通过电阻r1与电阻r2的一端电性连接，电阻r2的另一端通过继电器k1的常闭触电接地，继电器驱动电路的输入端与处理器的输出端电性连接，继电器驱动电路的输出端与继电器k1的控制端电性连接。

进一步优选的，低压放大电路包括：低压运算放大器；

高压运算放大器的输出端通过电阻r1与低压运算放大器的同相输入端电性连接，低压运算放大器的反向输入端与低压运算放大器的输出端电性连接。

进一步优选的，还包括由两个二极管反向并联组成的钳位保护电路；

钳位保护电路串联在可控衰减电路与低压放大电路之间。

本实用新型的一种基于土壤电阻率测量的高压测量装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)根据a/d转换器采集电压的大小，切换继电器k1的状态，根据继电器k1状态的不同设为高量程档和低量程档，在a/d转换器采集后的电压如果大于0.4v，则继电器k1保持吸合，用高量程档测量，测量范围是0.4v至40v；如果小于0.4v，则继电器k1断开，可控衰减电路的衰减倍数变为1，用低量程档测量，测量范围是0至4v，根据继电器k1的切换可以分别检测电极上高电压以及低电压，解决现有技术中无法测量电极上高电压的技术漏洞。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种基于土壤电阻率测量的高压测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种基于土壤电阻率测量的高压测量装置中高压放大电路、可控衰减电路、钳位保护电路、低压放大电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种基于土壤电阻率测量的高压测量装置，其包括顺次电性连接的电极、高压放大电路、可控衰减电路、钳位保护电路、低压放大电路、a/d转换器和处理器。具体的，电极的一端插入待测土壤中，电极的另一端与高压放大电路的输入端电性连接，高压放大电路的输出端经过可控衰减电路与低压放大电路的输入端电性连接，低压放大电路的输出端与a/d转换器的模拟输入端电性连接，a/d转换器的数字输出端与处理器的输入端电性连接。

进一步优选的，高压放大电路用以提高输入阻抗，保证前级高压输入的可靠性。本实施例中，如图2所示，高压放大电路包括：高压运算放大器和电阻r1；具体的，电极的另一端与高压运算放大器的同相输入端电性连接，高压运算放大器的反向输入端与高压运算放大器的输出端电性连接，高压运算放大器的输出端通过电阻r1与可控衰减电路的输入端电性连接。其中，高压运算放大器构成了跟随器电路，既可以提高输入阻抗，又能保证前级高压输入的可靠性；高压运算放大器的供电电压为±48v，其放大倍数为1.

进一步优选的，如图2所示，可控衰减电路包括：电阻r2、继电器k1和继电器驱动电路；具体的，高压运算放大器的输出端通过电阻r1与电阻r2的一端电性连接，电阻r2的另一端通过继电器k1的常闭触电接地，继电器驱动电路的输入端与处理器的输出端电性连接，继电器驱动电路的输出端与继电器k1的控制端电性连接。其中，继电器k1上电默认是吸合状态，本实施例中的可控衰减电路将高压放大电路输出的电压衰减10倍，衰减后的电压经过钳位保护电路进行限压。本实施例中，继电器驱动电路的结构可以使用常规结构，其结构对所属领域的技术人员来说是公知常识，因此，本领域的技术人员在获知本实施例记载的技术方案时，可以清楚完整的获知相应的硬件结构和原理，因此，在此不再累述。

进一步优选的，如图2所示，低压放大电路包括：低压运算放大器；具体的，高压运算放大器的输出端通过电阻r1与低压运算放大器的同相输入端电性连接，低压运算放大器的反向输入端与低压运算放大器的输出端电性连接。其中，低压运算放大器构成跟随器，为ad采集提供缓冲放大，低压运算放大器的放大倍数为1，其供电电压为±5。

本实施例的工作原理为：继电器k1上电默认是吸合状态，电极上的电压经电阻r2和继电器k1构成的可控衰减电路衰减10倍，经钳位保护电路限压后，再经低压放大电路放大后进入a/d转换器的模拟输入端；若a/d转换器采集后的电压如果大于0.4v，则继电器k1保持吸合，用高量程档测量，测量范围是0.4v至40v，此时，低压放大电路的输出信号＝(r1+r2)/r2*高压放大电路的输入信号；如果小于0.4v，则继电器k1断开，可控衰减电路的衰减倍数变为1，用低量程档测量，测量范围是0至4v，此时低压放大电路的输出信号和高压放大电路的输入信号相等。

本实施例的有益效果为：本实施例根据a/d转换器采集电压的大小，切换继电器k1的状态，根据继电器k1状态的不同设为高量程档和低量程档，在a/d转换器采集后的电压如果大于0.4v，则继电器k1保持吸合，用高量程档测量，测量范围是0.4v至40v；如果小于0.4v，则继电器k1断开，可控衰减电路的衰减倍数变为1，用低量程档测量，测量范围是0至4v，根据继电器k1的切换可以分别检测电极上高电压以及低电压，解决现有技术中无法测量电极上高电压的技术漏洞。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。