專利名稱：一種高密度電法儀的電極轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高密度電法儀的轉(zhuǎn)換裝置，尤其涉及一種用于地球物理勘探 的高密度電法儀的分布式電極轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
高密度電法系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的電極轉(zhuǎn)換裝置分為步進(jìn)電機驅(qū)動機械觸點式和譯碼繼 電器式，這兩種開關(guān)的主要問題是連接不靈活、機械觸點接觸可靠性差；現(xiàn)有的分布式電極 轉(zhuǎn)換裝置是由一根多芯電纜通過電極連接盒與電極連接，能覆蓋整個所測剖面，工作時，根 據(jù)主機的命令，可選擇A、B、M、N中的任意一個電極，電極的連接沒有順序限制，電極的數(shù)量 在理論上可無限擴展，但實際上，電極的數(shù)量受到工作電流、供電電壓、傳輸距離等因素的 限制。01205376. 7專利申請“新型分布式高密度電法儀”介紹了一種電極轉(zhuǎn)換方法。采 用多芯線電纜連接電極，電極數(shù)量可擴展，但沒有控制信號反饋方式。需要提前為每個電極 控制器分配一個編號，需要嚴(yán)格按編號順序布置電極，在測量中如果出現(xiàn)故障則需要人工 檢查故障和位置，智能性差，操作復(fù)雜，耗時較多。從電路設(shè)計原理來看，不能實現(xiàn)較多電極 的長距離測量。200910066635. 0專利申請“一種高密度電法儀的增強型電極轉(zhuǎn)換裝置”介紹了一 種增強型分布式電極轉(zhuǎn)換裝置，每個電極控制器采用串行連接方式，電極之間進(jìn)行互聯(lián)，原 則上可無限擴展電極數(shù)量。其系統(tǒng)能自動為各電極控制器編號，自動檢測故障及其位置。其 通信部分采用串行接口分步傳輸信號，使信號傳輸時間變長，隨著傳輸距離的加長，信號逐 漸變?nèi)醪π盘柈a(chǎn)生一定的干擾，從而限制了電極數(shù)量；另外，只采用線性電源，靜態(tài)電流 大，功耗大，對電纜的布線長度和探測測量范圍有一定的限制。從整個設(shè)計來看，電極連接 耗時費力，信號傳輸慢，探測時間長，測量范圍受限。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，尤其是提出了一種智能型分布 式電極轉(zhuǎn)換裝置。本實用新型采用的技術(shù)方案為—種高密度電法儀的電極轉(zhuǎn)換裝置，其包括電極控制器，所述電極控制器包括緩 沖接口和處理器，其中緩沖接口的上行數(shù)據(jù)輸入端與電纜的TXDU線或者上級緩沖接口的TXDU端連接， 緩沖接口的上行數(shù)據(jù)輸出端與下級緩沖接口的RXDD端連接；緩沖接口的下行數(shù)據(jù)輸入端 與下級緩沖接口的TXDD端連接，緩沖接口的下行數(shù)據(jù)輸出端與上級緩沖接口的RXDU端或 者電纜的RXDU線連接；處理器的RXD端與電纜的RXDU線或者緩沖接口的RXDU端連接，處理器的控制端 可通過輸出控制信號控制緩沖接口的開閉狀態(tài)。
3[0010]進(jìn)一步地，所述電極轉(zhuǎn)換裝置包括至少一個單元電纜，所述至少一個單元電纜串 行連接至高密度電法儀主機，每個單元電纜連接有至少一個所述電極控制器。再進(jìn)一步地，所述電極轉(zhuǎn)換裝置還包括電源模塊，該電源模塊的開關(guān)電源的輸入 端外接工作電源，開關(guān)電源的輸出端與線性電源的輸入端相連，為電極控制器提供工作電 源。再進(jìn)一步地，所述電極控制器還包括驅(qū)動電路，處理器的驅(qū)動信號通過繼電器驅(qū) 動芯片驅(qū)動與電極連接的繼電器，從而控制電極的工作狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和有益效果是可全自動控制電極轉(zhuǎn)換，同步 傳輸信號，無需中繼可實現(xiàn)信號長距離傳輸，電極連接方便、靈活；電極擴展連接方便、省時 省力；信號傳輸耗時短、抗干擾能力強；電源模塊靜態(tài)電流小，功耗低。

圖1為本實用型的一種高密度電法儀的智能型分布式電極轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1中電極轉(zhuǎn)換裝置的電路框圖；圖3為圖1中電極轉(zhuǎn)換裝置的電源模塊電路圖；圖4為圖1中電極轉(zhuǎn)換裝置的緩沖接口電路圖；圖5為圖1中電極轉(zhuǎn)換裝置的繼電器驅(qū)動電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。圖1中，主機通過主機接口連接器插頭P同帶有電極控制器的8芯電纜一端的連 接器插頭S相連；P、S為8芯連接器的一對插頭，對電極控制器發(fā)送指令信號，接收電極控 制器返回的應(yīng)答信號。8芯電纜由數(shù)個(8個或8個以上)單元電纜通過兩端的P、S連接 器互連構(gòu)成，單元電纜的連接沒有編號限制，每個單元電纜連接多個電極，電極之間串行連接。圖2中，主機發(fā)送的指令信號通過電纜通信總線傳送給緩沖接口電路和MCU單片 機，由單片機向繼電器驅(qū)動電路發(fā)送驅(qū)動命令，完成繼電器的驅(qū)動。圖3中，開關(guān)電源MAX1836的兩個輸入端一個接+6V 24V電源，另一個接GND ； 輸出端與線性電源TPS76933相連，轉(zhuǎn)換電壓，為電極控制器提供工作電源的+5V和+3. 3V。圖4是電極轉(zhuǎn)換裝置的通信模塊，包括MCU和緩沖接口部分。本實施例中，MCU采 用低功耗單片機，緩沖接口使用74HC132芯片。本實用新型不局限在僅僅使用74HC132，也 可使用其他的與非門電路。圖4中，電極轉(zhuǎn)換裝置的緩沖接口的上行數(shù)據(jù)輸入端與電纜的TXD U線或上級緩 沖接口的TXD U端連接，上行數(shù)據(jù)輸出端與下級緩沖接口的RXDD端連接，完成主機(或上 級緩沖接口)發(fā)出的指令信號的傳輸；緩沖接口的下行數(shù)據(jù)輸入端與下級緩沖接口的下行 數(shù)據(jù)輸出端TXDD連接，下行數(shù)據(jù)輸出端與上級緩沖接口的下行數(shù)據(jù)輸入端RXDU連接，完成 應(yīng)答信號的傳輸。同時，MCU的數(shù)據(jù)接收端RXD與緩沖接口的上行數(shù)據(jù)輸入端相連，接收主 機或上級緩沖接口發(fā)送的信號。圖4中，主機通過電纜的TXDU線向電極控制器傳輸信號。首先，為電極控制器分配地址。具體實施方案是(1)主機上電后，主機發(fā)出控制信號，MCU接收后通過C0MM_CTL端 控制74HC132，使所有的74HC132處于斷開狀態(tài)，中斷信號的傳輸；(2)主機發(fā)送地址信號， 第一個電極控制器的MCU接收，為第一個電極控制器分配地址，同時，使74HC132處于閉合 狀態(tài)，傳輸信號，電極控制器有地址后，不再接收其他的地址信號。(3)主機重新發(fā)送地址信 號，信號由第二個電極控制器的MCU接收，為第二個電極控制器分配地址，然后，使74HC132 處于閉合狀態(tài)，傳輸信號，直到完成所有電機控制器的地址分配為止。其次，完成電極轉(zhuǎn)換。
具體實施方式
是主機發(fā)出控制指令信號，所有的MCU同時接收。若指令是發(fā)送給第N個電 極控制器的，則第N的電極控制器的MCU由TXD端通過緩沖接口向主機發(fā)送一個應(yīng)答信號， 并通過Y1、Y2、Y3、Y4這四個引腳向圖5繼電器驅(qū)動電路發(fā)送驅(qū)動信號，驅(qū)動繼電器組中的 一個繼電器J導(dǎo)通，使電纜的Α、B、Μ、N中的一條與電極G相連接；其他的MCU不執(zhí)行任何 動作。圖5是電極轉(zhuǎn)換裝置的繼電器驅(qū)動電路圖本實施例采用NUD3105芯片。本實用新 型不局限在僅僅使用NUD3105芯片驅(qū)動繼電器，也可使用其他的專用繼電器驅(qū)動芯片。圖 4單片機的驅(qū)動信號經(jīng)由四個NUD3105分別驅(qū)動ΚΙ、Κ2、Κ3、Κ4這四個繼電器，使得8芯電 纜的Α、B、Μ、N的一條與電極G相連接。捋主機和電纜連接完畢后，先對裝置進(jìn)行通信測試，若有故障則報出故障位置，人 工加以修改；若各處連接無誤，所有電極控制器正常工作后，由主機發(fā)送編號指令，依次為 各電極控制器分配地址，每個電極控制器都有地址后，進(jìn)入探測階段。應(yīng)當(dāng)指出的是，以上所揭露的僅為本實用新型的一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能 以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，在不脫離本實用新型原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員 還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種高密度電法儀的電極轉(zhuǎn)換裝置，其包括電極控制器，所述電極控制器包括緩沖接口和處理器，其特征在于緩沖接口的上行數(shù)據(jù)輸入端與電纜的TXDU線或者上級緩沖接口的TXDU端連接，緩沖接口的上行數(shù)據(jù)輸出端與下級緩沖接口的RXDD端連接；緩沖接口的下行數(shù)據(jù)輸入端與下級緩沖接口的TXDD端連接，緩沖接口的下行數(shù)據(jù)輸出端與上級緩沖接口的RXDU端或者電纜的RXDU線連接；處理器的RXD端與電纜的RXDU線或者緩沖接口的RXDU端連接，處理器的控制端可通過輸出控制信號控制緩沖接口的開閉狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的電極轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述電極轉(zhuǎn)換裝置包括至少一個 單元電纜，所述至少一個單元電纜串行連接至高密度電法儀主機，每個單元電纜連接有至 少一個所述電極控制器。
3.如權(quán)利要求2所述的電極轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述電極轉(zhuǎn)換裝置還包括電源模 塊，該電源模塊的開關(guān)電源的輸入端外接工作電源，開關(guān)電源的輸出端與線性電源的輸入 端相連，為電極控制器提供工作電源。
4.如權(quán)利要求3所述的電極轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述電極控制器還包括驅(qū)動電路， 處理器的驅(qū)動信號通過繼電器驅(qū)動芯片驅(qū)動與電極連接的繼電器，從而控制電極的工作狀 態(tài)。專利摘要本實用新型涉及一種高密度電法儀的分布式電極轉(zhuǎn)換裝置，應(yīng)用于地球物理高密度電法儀勘探領(lǐng)域。本實用新型的電極轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)用高密度電法原理，由多個單元電纜通過連接器串行連接至高密度電法儀主機，每個單元電纜連接有多個電極控制器以及按電法勘探方法要求與大地連接的電極。本實用新型電極轉(zhuǎn)換裝置可實現(xiàn)同步傳輸信號，全自動控制電極轉(zhuǎn)換，具有電極自檢功能，可靠性高；電纜連接、拆卸靈活方便，是一款測量精度高、使用方便、重量輕、探測用時少的新型電極轉(zhuǎn)換裝置。
文檔編號G01V3/00GK201654249SQ201020188300
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者張巍, 李永軍 申請人:北京華安奧特科技有限公司;華北科技學(xué)院