專利名稱：充電電位記錄儀多電極可編程開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種充電法探測(cè)地球物理探測(cè)裝置的開關(guān)，具體說是一種充電電位記錄儀多電極可編程開關(guān)。
隨著充電法探測(cè)裝置在油田、水文、工程和環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用的擴(kuò)大，目前使用的儀器電極數(shù)量少，而其電極組合多為人工組合，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，限制了電極使用的數(shù)量和測(cè)量實(shí)時(shí)性。尤其是在油田開發(fā)后期，油藏分布的復(fù)雜性加劇，為了詳細(xì)了解油藏，要求高密度、快速地、大容量的探測(cè)數(shù)據(jù)，如油田注水?dāng)U散速度監(jiān)測(cè)等，現(xiàn)有的儀器(如DDC2儀器)，它的電極僅能作48次組合采集，需用時(shí)1-2個(gè)小時(shí)，測(cè)量的非實(shí)時(shí)性，影響了方法的處理解釋，尤其多電極非同時(shí)接收，對(duì)抗干擾帶來了極大的困難，已不能滿足使用要求。
本實(shí)用新型的目的是為充電電位記錄儀設(shè)計(jì)一種多電極可編程開關(guān)，且使電極之間兩兩可任意組合，以期達(dá)到多電極實(shí)時(shí)采集所探測(cè)數(shù)據(jù)，從而提高采集速度，滿足對(duì)各種作業(yè)的適應(yīng)性，拓寬充電電位記錄儀的應(yīng)用領(lǐng)域。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是包括模擬開關(guān)1、寄存器2、譯碼器3組成，模擬開關(guān)1的地址端與寄存器2的輸入端連接，寄存器2另外的輸入斷和譯碼器3連接在一起，組成充電記錄儀多電極可編程開關(guān)。其特點(diǎn)是模擬開關(guān)1選用16個(gè)同一型號(hào)的16選1的器件組合，每8個(gè)模擬開關(guān)構(gòu)成128路開關(guān)，兩組模擬開關(guān)的輸入同銘端相連接，由兩個(gè)寄存器2分別控制兩組模擬開關(guān)的接入數(shù)據(jù)采集通道的正端和負(fù)端；寄存器2采用8位寄存器，寄存器的接頭Q1-Q4分別接入模擬開關(guān)的地址端，用以選通某個(gè)模擬開關(guān)，寄存器2的接頭Q5-Q8接入譯碼器3作為8個(gè)多路模擬開關(guān)的片選。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了充電電位記錄儀多電極輸入，且使多電極可任意實(shí)時(shí)編程組合，在現(xiàn)場(chǎng)一次布設(shè)電極后，對(duì)128個(gè)電極所控制的區(qū)域能夠迅速、準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一次完成徑向梯度法測(cè)量，切向梯度法測(cè)量、電位等測(cè)量的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了取足、取準(zhǔn)數(shù)據(jù)的目的，這三項(xiàng)測(cè)量可在短時(shí)間內(nèi)完成128個(gè)電極的512次組合測(cè)量，拓寬了充電電位記錄儀的應(yīng)用范圍。


圖1是本實(shí)用新型的電原理圖；圖2是本實(shí)用新型測(cè)量接地電阻的示意圖；圖3是本實(shí)用新型使用狀態(tài)的框圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1參見圖1、圖3。擬定電極數(shù)n＝128。該128電極分為4環(huán)排列，每環(huán)32個(gè)電極，為了實(shí)現(xiàn)128個(gè)電極兩兩任意組合，為公用通道放大器的差分輸入端(正負(fù)兩端)各設(shè)一個(gè)128路的多路開關(guān)，兩個(gè)開關(guān)的輸入同名端依次并接在一起，128個(gè)電極分別接在并聯(lián)端上，為了控制多路開關(guān)的選通，用兩個(gè)寄存器2(REG1和REG2)分別控制正負(fù)兩個(gè)多路開關(guān)，多路開關(guān)對(duì)寄存器2的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，實(shí)現(xiàn)開關(guān)的選通，數(shù)據(jù)采集時(shí)，由PC機(jī)控制向REG1和REG2裝入數(shù)據(jù)，每當(dāng)裝入一組新數(shù)據(jù)就實(shí)現(xiàn)了一對(duì)電極的新的組合。在PC機(jī)內(nèi)，為REG1和REG2分別開辟一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，根據(jù)探測(cè)方法要求的電極組合規(guī)律，在數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)存放數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集時(shí)，依次從該數(shù)據(jù)區(qū)取數(shù)，裝入REG1和REG2，這樣就實(shí)現(xiàn)了方法要求的電極組合形式。
如果在內(nèi)存中開辟多個(gè)REG1和REG2的數(shù)據(jù)區(qū)，該數(shù)據(jù)區(qū)均按探測(cè)方法對(duì)電極組合的要求安排數(shù)據(jù)，這樣就為多種方法的電極組合提供了組合手段。
上述兩個(gè)128路多路開關(guān)，使用多個(gè)多路模擬開關(guān)。該開關(guān)是一個(gè)16選1的開關(guān)，即可構(gòu)成一個(gè)128路的多路開關(guān)，具體方案如下M1-M8是8個(gè)MAX396的模擬開關(guān)1，寄存器2(REG)是一個(gè)8位寄存器，數(shù)據(jù)裝入寄存器后，其Q1-Q4分別接MAX396開關(guān)的地址端，用以選通某個(gè)模擬開關(guān)；Q5-Q8通過譯碼器3(74HC138)譯碼，作為8個(gè)多路開關(guān)的片選。
+M1到+M8和-M1到-M8兩組多路開關(guān)的同名輸入端，分別并聯(lián)接128個(gè)電極，兩組開關(guān)的COM端分別并聯(lián)，接至數(shù)據(jù)采集公共通道。寄存器2(REG1和REG2)的Q1-Q4分別接至兩組MAX396的地址端，用于選通MAX396的某一個(gè)開關(guān)。譯碼器3(Msel1和Msel2)的輸入分別接寄存器2(REG1和REG2)的Q5-Q8端，經(jīng)譯碼，其輸出端分別做為兩組MAX396的片選。這樣REG1和REG2每接收一組數(shù)碼，就確定了唯一的開關(guān)選通，被選通的電極接至數(shù)據(jù)采集公用通道。若REG1和REG2置入的數(shù)值是按照充電法要求的電極組合規(guī)律依次置入，這樣就實(shí)現(xiàn)了各種電極組合，分時(shí)采樣的目的。
圖3所示的原理框圖中的選道控制實(shí)際上就是由譯碼器Msel1、寄存器REG1、譯碼器Msel2、寄存器REG2電路實(shí)現(xiàn)。在PC機(jī)的內(nèi)存中，分別為寄存器(REG1和REG2)開辟兩個(gè)參數(shù)區(qū)，參數(shù)區(qū)存的數(shù)據(jù)，就是方法要求的電極組合規(guī)律，每有一種方法，對(duì)寄存器(REG1和REG2)就開辟一組參數(shù)區(qū)。本設(shè)計(jì)為寄存器(REG1和REG2)開辟了三組數(shù)據(jù)區(qū)，一組數(shù)據(jù)區(qū)是徑向梯度法電極的組合規(guī)律，另一組是切向梯度法電極組合規(guī)律，這兩個(gè)參數(shù)區(qū)的數(shù)據(jù)，操作員不能修改，是儀器廠出廠配備的功能。第三組數(shù)據(jù)區(qū)是為電位法和新方法開辟的參數(shù)區(qū)，該參數(shù)區(qū)電極組合規(guī)律是以人機(jī)對(duì)話的方式置入的，即操作員可根據(jù)電位法參考的電極的位置或新方法的電極組合規(guī)律，對(duì)參數(shù)區(qū)置數(shù)，該參數(shù)置入后不經(jīng)修改是永久保留在該參數(shù)區(qū)的，下表列出了徑向梯度和切向梯度參數(shù)區(qū)的電極組合參數(shù)。
切向梯度測(cè)量，徑向梯度測(cè)量電極組合參數(shù)區(qū)內(nèi)容列表
實(shí)施例2參見圖2。該實(shí)施例是測(cè)量?jī)呻姌O組合后的接地電阻。儀器接地電阻的測(cè)量是通過128電極任意可編程開關(guān)和恒流源構(gòu)成，其原理圖參見圖2。M+和M-是128電極任意可編程開關(guān)，當(dāng)開關(guān)選通某一對(duì)電極接通時(shí)，并且PC機(jī)也向G寄存器的Q1位置入“0”則DG411接通，此時(shí)恒流源DH905的200μA恒定電流通過已選通的兩個(gè)電極，在電極的接地電阻上產(chǎn)生電位差，該電位差和接地電阻成正比。將該電位差經(jīng)過數(shù)據(jù)采集公用通道數(shù)字化后，送入PC機(jī)，在PC機(jī)內(nèi)做極化補(bǔ)償校正，再乘以電阻轉(zhuǎn)換系數(shù)，得出接地電阻值。
實(shí)際工作中，儀器對(duì)全部電極組合的接地電阻均進(jìn)行測(cè)量，并保存在內(nèi)存中，做為一個(gè)參數(shù)供解釋參考。
利用該方案測(cè)量128對(duì)電極的接地電阻僅需2-3分鐘，而且這種測(cè)量完全是在電極進(jìn)入數(shù)據(jù)采集狀態(tài)下測(cè)量，對(duì)所有的聯(lián)線不做任何更改，2-3分鐘即可測(cè)完128對(duì)電極的接地電阻，這是常規(guī)儀器無法實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)施例中的放大器采用PGA205，低通濾波器采用兩級(jí)MAX280，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADS7805。
本實(shí)用新型各種電極組合產(chǎn)生的模擬量是在PC機(jī)的控制下，分時(shí)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集公用通道，公用通道對(duì)分時(shí)進(jìn)入的模擬量，有一定的滯后，即對(duì)上一個(gè)模擬量的消失、當(dāng)前模擬量的建立，有一定的延遲時(shí)間。因此在編程序時(shí)對(duì)電極組合切換后，要安排一定的延遲時(shí)間，以便使公用通道精確地跟蹤所進(jìn)入的模擬量，避免道間干擾。切換延遲后再對(duì)模擬量進(jìn)行采樣、保持、數(shù)字化。
權(quán)利要求1.一種充電電位記錄儀多電極可編程開關(guān)，包括模擬開關(guān)[1]、寄存器[2]、譯碼器[3]組成，模擬開關(guān)[1]的地址端接入寄存器[2]的輸入端，寄存器[2]另外的輸入端與譯碼器[3]連接，其特征在于模擬開關(guān)[1]采用16個(gè)同型號(hào)的16選1的器件組合，每8個(gè)模擬開關(guān)構(gòu)成128路開關(guān)，兩組模擬開關(guān)的輸入同銘端相連接，由兩個(gè)寄存器[2]的輸出端分別控制兩組模擬開關(guān)接入數(shù)據(jù)采集通道的正端和負(fù)端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電電位記錄儀多電極可編程開關(guān)，其特征在于所述的寄存器[2]采用8位寄存器，其接頭Q1-Q4分別接入模擬開關(guān)[1]的地址端，用以選通某個(gè)模擬開關(guān)，接頭Q5-Q9接入譯碼器[3]，作為8個(gè)多路模擬開關(guān)的片選。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種充電電位記錄儀多電極可編程開關(guān),它由模擬開關(guān),寄存器、譯碼器連接組成128路開關(guān),通過寄存器的控制,實(shí)現(xiàn)開關(guān)的選通,經(jīng)譯碼器作為模擬開關(guān)的片選,實(shí)現(xiàn)了充電電位記錄儀多電極輸入,使多電極可任意實(shí)時(shí)可編程組合。采用本實(shí)用新型,在現(xiàn)場(chǎng)一次布設(shè)電極后,對(duì)128個(gè)電極控制的區(qū)域能夠迅速、準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,可一次完成徑向梯度法測(cè)量、切向梯度法測(cè)量、電位等測(cè)量的任務(wù)。
文檔編號(hào)G01V3/18GK2476825SQ01240349
公開日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2001年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月28日
發(fā)明者劉洪亮, 杜其江, 嚴(yán)濟(jì)盛, 楊德香 申請(qǐng)人:西安市思坦電子科技有限公司