專利名稱：井下數字直流電法儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種井下數字直流電法儀用于探測礦井下超前探測及側向探測地質 構造、頂底極斷裂破碎帶、目的層分層定厚、隔水層厚度、導水通道和評價含水層富水性的 裝置，也用于其它工程地質構造及水文地質條件探測。
背景技術：
本專業技術人員知道，目前用于煤礦井下探查地質構造的專用儀器直流電法儀， 該儀器與計算機之間往往采用RS232方式通訊，這與新的計算機系統通信不兼容；核心芯 片采用51系列單片機，具有功耗大、存儲容量小、處理速度慢等缺點；顯示屏一般太小，觀 察困難，并且需要外界燈光照明；按鍵操作不方便；儀器外殼笨重。
發明內容
本發明所解決的技術問題是提供一種與計算機系統采用USB通訊、且功耗低、處 理速度快的井下數字直流電法儀。為解決上述的技術問題，本發明采取的技術方案
本發明的特殊之處在于包括供電電極A和B、供電電極M和N、電池組、隔離升壓電
路、限流電路、電流取樣電路、V/F變換電路、STM32微控制器、A/D轉換電路、前置放大與阻 抗變換電路；所述的電池組輸出的直流電壓經隔離升壓電路產生的96V高壓，再經限流電 路、電流取樣電路最后通過供電電極A和B發射輸出生成人工電場；感應電壓信號通過供電 電極M和N輸出到前置放大與阻抗變換電路，再經A/D轉換電路轉換成數字電壓脈沖信號， 最后輸出到STM32微控制器；所述的電流取樣電路經V/F變換電路轉換的供電電流輸出到 STM32微控制器；所述的STM32微控制器將接收到的測量電壓和供電電流數據處理后輸出 到SD卡，SD卡內的數據通過usb通信電路輸出到PC機。上述的供電電極A和B、供電電極M和N均采用銅電極。上述的A/D轉換電路通過SPI串口與STM32微控制器連接。上述的STM32微控制器連接有鍵盤、顯示器。與現有技術相比，本發明可以探測探測礦井下超前探測及側向探測地質構造、頂 底極斷裂破碎帶、目的層分層定厚、隔水層厚度、導水通道和評價含水層富水性，與計算機 系統采用USB通訊、功耗低、處理速度快、界面采用大屏幕LED背光液晶顯示屏、按鍵操作方 便、外殼輕巧。
圖1為本發明的原理框圖2是直流電法儀第一個實施例的施工布置圖； 圖3是直流電法儀第二個實施例的施工布置圖；圖4是直流電法儀第三個實施例的施工布置圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。參見圖1，本發明包括供電電極A和B、供電電極M和N、電池組、隔離升壓電路、限 流電路、電流取樣電路、V/F變換電路、STM32微控制器、A/D轉換電路、前置放大與阻抗變換 電路；所述的電池組輸出的直流電壓經隔離升壓電路產生的96V高壓，再經限流電路、電流 取樣電路最后通過供電電極A和B發射輸出生成人工電場；感應電壓信號通過供電電極M 和N輸出到前置放大與阻抗變換電路，再經A/D轉換電路轉換成數字電壓脈沖信號，最后輸 出到STM32微控制器；所述的電流取樣電路經V/F變換電路轉換的供電電流輸出到STM32 微控制器；所述的STM32微控制器將接收到的測量電壓和供電電流數據處理后輸出到SD 卡，SD卡內的數據通過usb通信電路輸出到PC機。供電電極A和B、供電電極M和N均采用銅電極。A/D轉換電路通過SPI串口與STM32微控制器連接。STM32微控制器連接有鍵盤、顯示器。參見圖2，實施例1 三極超前探測實施例，本例的無窮遠供電電極B固定在距離 掘進頭3-5倍的勘探距離外，在巷道掘進頭附近以一定間距布置供電電極A1、A2、A3 (即圖 1中的發射輸出A)，各供電電極間距為細，測量電極麗在巷道內按鍵頭所示的方向以一定 的間隔移動，每移動一次測量電極MN，測量一次Al、A2、A3所對應的視電阻率值，依次移動 麗電極直到測量完所有測點。參見圖3，實施例2 對稱四極探測實施例，供電電極A、B和測量電極M、N的排列 如圖3所示，一般MN/2與ΑΒΛ的間距比例為1 :4，移動方向如圖3。每移動一次電極測量 一次視電阻率值，直到測量完為止。參見圖4，實施例4 三極測深實施例，供電電極A、B和測量電極M、N的排列見圖 4，只跑動A極，每次移動4米，移動方向如圖4。鎳氫電池組輸出的直流電壓經隔離升壓電路產生96V的高壓，再經限流電路、電 流取樣電路發射輸出，即通過A、B電極供入井下巷道周圍巖層中建立全空間穩定的人工電 場；同時由32位的STM32處理器采集電流取樣電路經V/F變換的供電電流；感應電壓信號 通過M、N電極進入前置放大與阻抗變換電路，然后由M位々/1)轉換器轉換成數字電壓脈沖 信號，由SPI串口送入微控制器中，由測得的接收電壓和供電電流計算出視電阻率，如果測 試結果合理，將相關參數和電壓、電流、視電阻率存入SD卡。顯示器顯示操作菜單、參數、測 量結果等。SD卡中的數據通過USB總線傳送到PC機中，在PC機中完成數據的轉換和成果 圖的繪制。本發明功耗低、處理速度快、界面采用大屏幕LED背光液晶顯示屏、按鍵操作方便 且與計算機系統采用USB通訊。
權利要求
1.一種井下數字直流電法儀，其特征在于包括供電電極A和B、供電電極M和N、電池 組、隔離升壓電路、限流電路、電流取樣電路、V/F變換電路、STM32微控制器、A/D轉換電路、 前置放大與阻抗變換電路；所述的電池組輸出的直流電壓經隔離升壓電路產生的96V高 壓，再經限流電路、電流取樣電路最后通過供電電極A和B發射輸出生成人工電場；感應電 壓信號通過供電電極M和N輸出到前置放大與阻抗變換電路，再經A/D轉換電路轉換成數 字電壓脈沖信號，最后輸出到STM32微控制器；所述的電流取樣電路經V/F變換電路轉換的 供電電流輸出到STM32微控制器；所述的STM32微控制器將接收到的測量電壓和供電電流 數據處理后輸出到SD卡，SD卡內的數據通過usb通信電路輸出到PC機。
2.根據權利要求1所述的井下數字直流電法儀，其特征在于所述的供電電極A和B、 供電電極M和N均采用銅電極。
3.根據權利要求1或2所述的井下數字直流電法儀，其特征在于所述的A/D轉換電 路通過SPI串口與STM32微控制器連接。
4.根據權利要求3所述的井下數字直流電法儀，其特征在于所述的STM32微控制器 連接有鍵盤、顯示器。
全文摘要
本發明涉及一種井下數字直流電法儀。目前用于煤礦井下探查地質構造的專用儀器直流電法儀，該儀器與計算機之間往往采用RS232方式通訊，這與新的計算機系統通信不兼容；核心芯片采用51系列單片機，具有功耗大、存儲容量小、處理速度慢等缺點；顯示屏一般太小，觀察困難，并且需要外界燈光照明；按鍵操作不方便；儀器外殼笨重。本發明包括包括供電電極A和B、供電電極M和N、電池組、隔離升壓電路、限流電路、電流取樣電路、V/F變換電路、STM32微控制器、A/D轉換電路、前置放大與阻抗變換電路。本發明與計算機系統采用USB通訊、功耗低、處理速度快、界面采用大屏幕LED背光液晶顯示屏、按鍵操作方便、外殼輕巧。
文檔編號G01V3/18GK102087369SQ20101059619
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者寧殿艷, 張仲禮, 張冀冠, 王繼礦 申請人:煤炭科學研究總院西安研究院