一种利用天然场测量双端子接地电阻电路以及装置的制作方法

1.本实用新型涉及接地电阻测量技术领域，特别涉及一种利用天然场测量双端子接地电阻电路以及装置。


背景技术：

2.在地球物理勘探中，需要通过电极对地进行信号拾取，电极的布置通常通过施工工人通过锤子敲打进入地面浅表或者地面浅表挖坑埋设的方式进行，不同的地表条件和施工方式会导致电极与大地存在不同的接地电阻。目前现场操作人员主要通过万用表来完成接地电阻的测量来判断线路是否开路、接地电阻是否合适。而万用表在测量过程中通常会因为天然场的干扰造成接地电阻测量不准确，甚至偏差很大。


技术实现要素：

3.本实用新型提出一种利用天然场测量双端子接地电阻电路，目的在于解决天然场容易导致接地电阻测量不准确、接地电阻测量中需要供电以及多个检测通道同时测试互相干扰中的至少一个技术问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型提出一种利用天然场测量双端子接地电阻电路，其特征在于，所述利用天然场测量双端子接地电阻电路包括：
5.第一电极，用于接地；
6.第二电极，用于接地并与所述第一电极间隔预设距离设置；
7.第一阻抗电路，所述第一阻抗电路的第一端与所述第二电极连接，并用于根据所述第一电极以及所述第二电极之间的游散电流输出第一电信号；
8.第二阻抗电路，与所述第一阻抗电路的阻抗值不同，所述第二阻抗电路的第一端与所述第二电极连接，并用于根据所述第一电极以及所述第二电极之间的游散电流输出第二电信号；
9.选择开关电路，所述选择开关电路具有受控端、第一连接端以及第二连接端，所述选择开关电路的第一连接端与所述第一电极连接，所述选择开关电路的第二连接端可选择的与所述第一阻抗电路的第二端连接构成第一导通通路或与所述第二阻抗电路的第二端连接构成第二导通通路；
10.信号处理电路，所述信号处理电路的第一输入端分别与所述第一阻抗电路的第一端以及所述第二阻抗电路的第一端连接，所述信号处理电路的第二输入端与所述选择开关电路的第二连接端连接，用于对所述第一电信号以及所述第二电信号进行信号处理；
11.控制电路，所述控制电路的采样端与所述信号处理电路的输出端连接，所述控制电路的控制信号输出端与所述选择开关电路的受控端连接，并用于获取信号处理电路所输出的电信号，并在所述电信号大于预设电压时，将所述电信号存储为第一采样压值，并控制所述选择开关电路切换至另一导通通路以获取第二采样电压值；
12.所述控制电路，还用于根据所述第一采样压值以及所述第二采样压值确定所述第
一电极与所述第二电极之间的电阻值。
13.可选地，所述信号处理电路包括依次连接的信号程控放大电路、信号绝对值检波电路、信号可编程积分电路以及模数转换电路，所述模数转换电路与所述控制电路连接。
14.可选地，所述第一阻抗电路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端为所述第一阻抗电路的第一端，所述第一电阻的第二端为所述第一阻抗电路的第二端。
15.可选地，所述第二阻抗电路包括第二电阻，，所述第二电阻的第一端为所述第二阻抗电路的第一端，所述第二电阻的第二端为所述第二阻抗电路的第二端。
16.可选地，所述选择开关电路包括程控开关，所述程控开关的第一端为所述选择开关电路的第一连接端，所述程控开关的第二端为所述选择开关电路的第二连接端，所述程控开关的受控端为所述选择开关电路的受控端。
17.可选地，所述利用天然场测量双端子接地电阻电路还包括人机交互电路，所述人机交互电路与所述控制电路连接。
18.为了实现上述目的，本实用新型还提出一种利用天然场测量双端子接地电阻装置，所述电子设备包括如上所述的利用天然场测量双端子接地电阻电路。
19.本实用新型通过第一阻抗电路以及第二阻抗电路分别检测出第一电信号以及第二电信号，以大地的游散电流作为电流源进行检测，且第一阻抗电路的阻抗值与所述第二阻抗电路的阻抗值不同，从而可以将第一阻抗电路以及第二阻抗分别接入大地的游散电流作为电流源进行检测从而得到两个不同的采样值，分别为第一采样压值以及第二采样值，根据第一采样压值以及第二采样值可以得到接地电阻值，由于此时以大地的游散电流作为电流源，从而排除了游散电流对检测结果的影响，从而解决了天然场容易导致接地电阻测量不准确、接地电阻测量中需要供电以及多个检测通道同时测试互相干扰中的至少一个技术问题。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；
21.图1为一个实施例中利用天然场测量双端子接地电阻电路的模块示意图。
具体实施方式
22.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
23.为了解决天然场容易导致接地电阻测量不准确，接地电阻测量中需要供电和多个检测通道同时测试互相干扰中的至少一个技术问题。本实用新型提出一种利用天然场测量双端子接地电阻电路以及电子装置。
24.在一实施例中，如图1所示，一种利用天然场测量双端子接地电阻电路，其特征在于，所述利用天然场测量双端子接地电阻电路包括第一电极1、第二电极2、第一阻抗电路10、第二阻抗电路20、选择开关电路30、信号处理电路40以及控制电路50，其中，第一电极1接地；第二电极2接地并与所述第一电极1间隔预设距离设置；所述第一阻抗电路10的第一
端与所述第二电极2连接，所述第二阻抗电路20的第一端与所述第二电极2连接，所述选择开关电路30具有受控端、第一连接端以及第二连接端，所述选择开关电路30的第一连接端与所述第一电极1连接，所述选择开关电路30的第二连接端可选择的与所述第一阻抗电路10的第二端连接构成第一导通通路或与所述第二阻抗电路20的第二端连接构成第二导通通路，所述信号处理电路40的第一输入端分别与所述第一阻抗电路10的第一端以及所述第二阻抗电路20的第一端连接，所述信号处理电路40的第二输入端与所述选择开关电路30的第二连接端连接，所述控制电路50的采样端与所述信号处理电路40的输出端连接，所述控制电路50的控制信号输出端与所述选择开关电路30的受控端连接。
25.其中，第一阻抗电路10根据所述第一电极1以及所述第二电极2之间的游散电流输出第一电信号；第二阻抗电路20的阻抗值与所述第一阻抗电路10的阻抗值不同，第二阻抗电路20根据所述第一电极1以及所述第二电极2之间的游散电流输出第二电信号；信号处理电路40对所述第一电信号以及所述第二电信号进行信号处理；控制电路50，用于获取信号处理电路40所输出的电信号，并在所述电信号大于预设电压时，将所述电信号存储为第一采样压值，并控制所述选择开关电路30切换至另一导通通路以获取第二采样电压值；所述控制电路50还根据所述第一采样压值以及所述第二采样压值确定所述第一电极1与所述第二电极2之间的电阻值。
26.本实用新型通过第一阻抗电路10以及第二阻抗电路20分别检测出第一电信号以及第二电信号，由于大地的游散电流作为电流源进行检测，且第一阻抗电路10的阻抗值与所述第二阻抗电路20的阻抗值不同，从而可以将第一阻抗电路10以及第二阻抗电路20分别接入大地的游散电流作为电流源进行检测从而得到两个不同的采样值，分别为第一采样压值以及第二采样值，根据第一采样压值以及第二采样值可以得到接地电阻值，由于此时以大地的游散电流作为电流源，从而排除了游散电流对检测结果的影响，从而解决了天然场容易导致接地电阻测量不准确以及接地电阻测量中需要供电的技术问题。需要说明的是，间隔预设距离为实际安装需求，根据实际应用设置。
27.因此，本实用新型还具有以下优点：
28.1、不需要单独购买和携带万用表。
29.2、可以克服天然场对测量的影响。
30.3、可以实现多个测量通道同时进行接地电阻的测量，提高测量效率。
31.其中，本发明利用该天然场干扰信号作为电极接地电阻的测量信号源，记为vs，假设第一电极1和第二电极2串联的接地电阻和为rs，导线电阻可忽略不计，第一阻抗电路10和第二阻抗电路20，分别记为r1以及r2。根据所述第一采样压值以及所述第二采样压值确定所述第一电极1与所述第二电极2之间的电阻值rs的过程为：
32.接收机(检测数据输出仪器)通过控制电路50驱动程控开关选择r1作为仪器的输入阻抗，此时接收机信号测量模块测量的信号为v1；接收机通过控制电路50驱动程控开关选择r2作为仪器的输入阻抗，此时接收机信号测量模块测量的信号为v2；根据欧姆定理分别可以列步骤1和步骤2的等式依次为
33.v1＝(vs*r1)/(rs+r1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式1)
34.v2＝(vs*r2)/(rs+r2)
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(式2)
35.式2除以式1则有：
36.v2/v1＝[r2*(rs+r1)]/[r1*(rs+r2)]
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(式3)
[0037]
其中v2、v1、r2和r1都为已知数，通过计算可获得rs的值。
[0038]
需要说明的是，在上述实施例中，还可以对第一阻抗电路10、第二阻抗电路20、选择开关电路30进行扩展，可以并联多列阻抗电路增加测量通道，其测量原理也可参考上述方案，可解决多个检测通道同时测试互相干扰的技术问题。
[0039]
可选地，所述信号处理电路40包括依次连接的信号程控放大电路、信号绝对值检波电路、信号可编程积分电路以及模数转换电路，所述模数转换电路与所述控制电路50连接。
[0040]
其中，天然场干扰信号即游散电流经第一电极1和第二电极2拾取，经与第一电阻或者第二电阻分压后进入信号程控放大电路进行放大，然后信号绝对值检波电路进行绝对值检波，将正负交变的信号检波为单向信号，然后经信号可编程积分电路对信号进行积分，积分时间可根据用户或者系统设定的时间进行，积分的信号输出到模数转换电路，最终转换的数字信号由控制电路50进行读取，并完成量纲变化和计算。控制电路50包括微处理器、外围电路以及程控开关控制电路，通过上述方案可以保证信号的可靠性以及准确性，保证信号的纯净度。需要说明的是，上述电路中提及的信号程控放大电路、信号绝对值检波电路、信号可编程积分电路以及模数转换电路均可以从现有技术中选用相关电路实现，在此不在赘述。
[0041]
可选地，所述第一阻抗电路10包括第一电阻，所述第一电阻的第一端为所述第一阻抗电路10的第一端，所述第一电阻的第二端为所述第一阻抗电路10的第二端。
[0042]
此时，若第一阻抗电路10通过程控开关接入游散电流所构成的电流源，此时第一电阻作为电流源串联的负载存在，可以实现第一采样压值的采集。上述结构满足欧姆定律。
[0043]
可选地，所述第二阻抗电路20包括第二电阻，所述第二电阻的第一端为所述第二阻抗电路20的第一端，所述第二电阻的第二端为所述第二阻抗电路20的第二端。
[0044]
此时，若第二阻抗电路20通过程控开关接入游散电流所构成的电流源，此时第二电阻作为电流源串联的负载存在，可以实现第二采样压值的采集。上述结构满足欧姆定律。因此，在此之上，可以计算得到第一电极1以及第二电极2之间的接地电阻。
[0045]
可选地，所述选择开关电路30包括程控开关，所述程控开关的第一端为所述选择开关电路30的第一连接端，所述程控开关的第二端为所述选择开关电路30的第二连接端，所述程控开关的受控端为所述选择开关电路30的受控端。
[0046]
程控开关可以根据程控开关控制电路50的控制信号改变接入第一电阻或者第二电阻，从而快速实现阻值不同的阻抗电路的测量切换。
[0047]
可选地，所述利用天然场测量双端子接地电阻电路还包括人机交互电路，所述人机交互电路与所述控制电路50连接。
[0048]
其中，人机交互电路用于对控制电路50得到的结果进行展示。在本技术中，人机交换电路为显示屏等显示电路。
[0049]
以下结合图1说明本实用新型的工作原理：
[0050]
其中，微控制器通过控制电路50驱动程控开关选择第一阻抗电路10作为仪器的输入阻抗，第一阻抗电路10的阻抗记为r1，此时微控制器的信号测量模块测量的信号为v1；微控制器通过控制电路50驱动程控开关选择第二阻抗电路20作为仪器的输入阻抗，第二阻抗
电路20的阻抗记为r2，此时接收机信号测量模块测量的信号为v2；根据欧姆定理分别可以列步骤1和步骤2的等式依次为
[0051]
v1＝(vs*r1)/(rs+r1)(式1)
[0052]
v2＝(vs*r2)/(rs+r2)(式2)
[0053]
式2除以式1则有：
[0054]
v2/v1＝[r2*(rs+r1)]/[r1*(rs+r2)](式3)
[0055]
其中v2、v1、r2和r1都为已知数，通过计算可获得rs的值。从而上述方案解决了天然场容易导致接地电阻测量不准确、接地电阻测量中需要供电和多
[0056]
个检测通道同时测试互相干扰的技术问题。
[0057]
为了解决上述问题，本实用新型还提出一种利用天然场测量双端子接地电阻装置，所述电子设备包括如上所述的利用天然场测量双端子接地电阻电路。
[0058]
需要说明的是，由于本技术的利用天然场测量双端子接地电阻装置包含上述利用天然场测量双端子接地电阻电路的所有实施例，因此，利用天然场测量双端子接地电阻装置也可以实现利用天然场测量双端子接地电阻电路的所有方案，并具有同样的有益效果，在此不再赘述。
[0059]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。