專利名稱：全自動天然電場選頻物探測量儀的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種利用天然交變電場進行地球物理勘探(簡稱物探)的便攜式全自動天然電場選頻物探測量儀。
背景技術(shù)：
利用天然交變電場選頻方法進行地質(zhì)勘探時近年來發(fā)展起來的新的物探方法，已被實踐證明行之有效。目前，此類測量儀器主要是使用機械式波段開關(guān)人工變換信號衰減實現(xiàn)選頻，使用讀數(shù)表頭或數(shù)字顯示器進行數(shù)據(jù)輸出，在野外實測時需要對每個測點進行人工讀數(shù)，并做出書面記錄，然后進行室內(nèi)描點，畫出異常曲線，再進行資料對比分析，獲得地質(zhì)結(jié)論。這種儀器不能實現(xiàn)自動選頻和數(shù)據(jù)的適時處理與打印輸出，所采集的數(shù)據(jù)誤差較大，且工作周期長、勞動強度大。另外使用多個機械式波段開關(guān)不僅操作繁復、易出現(xiàn)接觸不良情況，不能實現(xiàn)瞬間對幾種頻率信號的測量，影響了集中采樣的同一時間性。發(fā)明內(nèi)容克服現(xiàn)有物探測量儀的不足之處，本實用新型提供一種全自動天然電場選頻物探測量儀。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是主要包括測量電極探頭、輸入級、衰減級、放大濾波級、精密整流級、模數(shù)轉(zhuǎn)換級、微機接口電路、中央控制器、液晶顯示器；其輸入級的運算放大器U14的輸出端通過電阻R2、R3、R4分別接入衰減級的模擬開關(guān) U13的1、2、3、4腳；模擬開關(guān)U13的公共輸出端3腳與放大濾波器級的集成電路U12的輸入端4腳相聯(lián)，而模擬開關(guān)的U13的地址端口 9腳和10腳則與微機接口電路的集成電路TO 的37腳和38腳相聯(lián)，以實現(xiàn)中央控制器對輸入信號電壓增益的自動控制；放大濾波級的集成電路U12的外部時鐘輸入端10腳、11腳接入微機接口電路的集成電路TO的時鐘輸出端 6腳，以實現(xiàn)在中央控制器控制下的自動選頻；集成電路U12的輸出端19腳與精密整流級的集成電路Ull的輸入端2腳相連接；集成電路Ull的輸出端6腳通過R13接入模數(shù)轉(zhuǎn)換級的集成電路U7的模擬輸入端9腳，以將選頻模擬信號經(jīng)整流后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換級；集成電路U7的標志輸出端12、23、27、28腳和13、14、15、16腳分別接入微機接口電路的門電路U6 的1、13、10、6腳和3、2、5、11、14腳，再由門電路U6的4、7、9、12腳接入微機接口電路的集成電路U5的21,22,23,24腳；而集成電路U7的位輸出端11、18、19和20腳則分別直接接入集成電路U5的觀、27、沈和25腳；集成電路U5直接與中央控制器相聯(lián)，以將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后經(jīng)接口電路送入中央控制器進行存儲和處理；在中央控制器上連接有鍵盤 (10)和液晶顯示器(9)，而微機接口電路的集成電路TO上外接有打印機(8)，以進行人機對話和適時顯示、打印輸出經(jīng)中央控制器處理后的測量信號及相應曲線。本實用新型的中央控制器主要由單片微機U1、只讀存儲器U3、電可擦除存儲器U4、門電路U2、U10組成。在中央控制器(7)的控制下，包含兩種測量模式三個頻率自動采樣和三十個頻率自動采樣。本實用新型的有益效果是與現(xiàn)有同類測量儀器相比，本實用新型由于采用了微機系統(tǒng)，可采用微機程序控制取代機械式波段開關(guān)，利用軟件控制實現(xiàn)了自動選頻和連續(xù)自動測量，還具有電源電壓監(jiān)測、掉電數(shù)據(jù)保護等功能，還可實時對采集的數(shù)據(jù)進行處理、顯
3示和打印，實現(xiàn)了現(xiàn)場資料分析，簡化了操作，提高了工作效率和采集數(shù)據(jù)的可靠性。本實用新型體積小、重量輕、耗能低，適合野外使用，可廣泛用于勘探地質(zhì)、地下水源、洞穴、煤礦采空區(qū)、古墓、地下管道、地下電纜、城市地下廢棄防空洞等方面，具有較好的市場前景。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的原理框圖。圖2是本實用新型的電路原理圖。圖1是本實用新型的原理框圖，其中M、N為測量電極探頭，1為輸入級，2為衰減級，3為放大濾波級，4為精密整流級，5為模數(shù)轉(zhuǎn)換級，6為微機接口電路，7為中央控制器， 8為打印機，9為液晶顯示器，10為鍵盤，11為復位電路。
具體實施方式
本實用新型以下將結(jié)合實施例(附圖)作以詳細的描述其工作原理是測量電極探頭M、N將采集到的信號送入輸入級，經(jīng)放大后送入衰減級；中央控制器通過接口電路對輸入衰減級的信號電壓增益進行自動控制，然后將信號送入放大濾波級；放大濾波器的帶通中心頻率由中央控制器決定，可實現(xiàn)自動選頻功能； 經(jīng)放大、選頻、濾波后的信號送入精密整流級進行整流，而后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換級將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再進一步通過接口電路送入中央控制器進行實時處理、存儲，最后將處理后的數(shù)據(jù)和相應曲線進行顯示輸出和打印輸出。本實用新型的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中輸入級(1)由運算放大器U14、電阻R1、 電容(1組成，具有高輸入阻抗；模擬開關(guān)肌3、電阻1 2、1 3、1 4、1 5組成自動衰減級⑵；集成電路U12、電容C2、C3、電阻R6、R7、R8、R9、RIO、Rll等構(gòu)成放大濾波級(3)，其放大倍數(shù)由U12的外圍電阻決定，同時U12也構(gòu)成了帶通濾波器，在中央控制器(7)控制下自動選頻；集成電路U11、二極管D1、D2、電容C4、C5和電阻R12等組成精密整流級(4)；集成電路 U7、U8、U9、％WC6、C7、C8、C9、C11 和電阻 R13、R14、R15、R21、R22 等組成模數(shù)轉(zhuǎn)換級(5)； 集成電路U5、TO構(gòu)成微接口電路(6);集成電路肌、腿、仙、諷、肌0等構(gòu)成單片微機系統(tǒng)， 在整個儀器中起中央控制器(7)的作用；其中Ul為單片機、U3是只讀存儲器、U4是電可擦除存儲器；集成電路U15、二極管D3、電容C10，電阻R16及按鍵Sl構(gòu)成復位電路；集成電路 U16、二極管D4、D5、電阻R17、R18、R19、R20等組成電源電壓監(jiān)測電路；8為打印機，9為液晶顯示器，10為鍵盤。輸入級⑴的運算放大器U14的輸出端分別通過R2、R3、R4接入衰減級(2)的模擬開關(guān)U13的輸入端1、2、3、4腳，將測量電極探頭M、N采集的信號經(jīng)放大后送入衰減級 (2)。模擬開關(guān)U13的公共輸出端3腳與放大濾波級(3)的集成電路U12的4腳相聯(lián)接，而模擬開關(guān)U13的地址端口 9腳和10腳則與微機接口電路(6)的集成電路TO的37腳和38 腳聯(lián)接，使衰減級受中央控制器(7)的控制，從而實現(xiàn)對輸入信號電壓增益的自動控制。放大濾波級(3)的集成電路U12的外部時鐘輸入端10腳、11腳與微機接口電路(6)的集成電路TO的時鐘輸出端6腳聯(lián)接，這時，集成電路U12構(gòu)成了帶通濾波器，其中心頻率由中央控制器(7)控制，從而實現(xiàn)自動選頻；集成電路U12的輸出端19腳通過R12接入精密整流級(4)集成電路Ull的輸入端2，將經(jīng)過選頻放大濾波的選頻信號送入精密整流級(4)進行整流。集成電路Ull的輸出端6腳經(jīng)過R13與模數(shù)轉(zhuǎn)換級(5)的集成電路U7的模擬輸入端9腳相聯(lián)接。集成電路U7的基準電壓端上接有基準電壓發(fā)生器U8，由集成電路U8提供基準電源；集成電路U7的標志輸出端12、23、27、觀腳和13、14、15、16腳分別接入接口電路(6)的門電路U6的1、13、10、6腳和3、2、5、11、14腳，再由門電路4、7、9、12腳輸出接入集成電路U5的21,22,23,24 P ；而集成電路U7的位輸出端11、18、19和20腳則分別直接接入集成電路冊的觀、27、沈和25腳；集成電路冊直接與中央控制器(7)聯(lián)接，將選頻模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后經(jīng)接口電路送入中央控制器進行處理和存儲。在接口電路(6)的集成電路U5上外接有打印機(8)，以適時打印經(jīng)采集處理后的數(shù)據(jù)及相應曲線。在中央控制器(7)的外部接有你液晶顯示器(9)，可適時顯示采集處理后的數(shù)據(jù)及相應曲線。復位電路(11)接在液晶顯示器(9)和中央控制器的集成電路Ul上。中央控制器(7)外部還聯(lián)有鍵盤(10)，用以實現(xiàn)人機對話。電路電壓檢測電路的V+端與放大濾波級(3)的V+端和精密整流級(4)的V+端聯(lián)接。本實用新型在中央控制器(7)的控制下，包含兩種測量模式三個頻率自動采樣和三十個頻率自動采樣。本實用新型中所采用的集成電路清單如下Ul是信號為51系列的微型單片機；U2是型號為74LS373的門電路；U3是型號為 2764的只讀存儲器；U4是型號為觀64的電可擦除存儲器；U5是型號8155的接口電路；U6 是型號為74LS157的門電路；U7是型號為7135的A/D轉(zhuǎn)換器；U8是型號為1403的基準電源；U9是型號為4069的門電路；UlO是型號為GAL16V8的門電路；Ull是型號為LM736的交直流轉(zhuǎn)換器；U12是型號為M20的濾波器；U13是型號為4052的門電路；U14是型號為 0P-07的運算放大器；U15是型號為74LS14的門電路；U16是型號為LM339的四比較器；9是型號為DMF5005N的液晶顯示器；8是型號為TPuP-40的微型打印機。
權(quán)利要求1.一種全自動天然電場選頻物探測量儀，它包括測量電極探頭、輸入級、衰減級、放大濾波級、精密整流級、模數(shù)轉(zhuǎn)換級、微機接口電路、中央控制器、液晶顯示器，其特征在于輸入級的運算放大器U14的輸出端通過電阻R2、R3、R4分別接入衰減級的模擬開關(guān)U13 的 1、2、3、4 腳；模擬開關(guān)U13的公共輸出端3腳與放大濾波器級的集成電路U12的輸入端4腳相聯(lián)， 而模擬開關(guān)的U13的地址端口 9腳和10腳則與微機接口電路的集成電路U5的37腳和38 腳相聯(lián)；放大濾波級的集成電路U12的外部時鐘輸入端10腳、11腳接入微機接口電路的集成電路U5的時鐘輸出端6腳，以實現(xiàn)在中央控制器控制下的自動選頻；集成電路U12的輸出端 19腳與精密整流級的集成電路Ull的輸入端2腳相連接；集成電路Ull的輸出端6腳通過R13接入模數(shù)轉(zhuǎn)換級的集成電路U7的模擬輸入端9腳；集成電路U7的標志輸出端12、23、27、28腳和13、14、15、16腳分別接入微機接口電路的門電路U6的1、13、10、6腳和3、2、5、11、14腳，再由門電路冊的4、7、9、12腳接入微機接口電路的集成電路U5的21、22、23、24腳；而集成電路U7的位輸出端11、18、19和20腳則分別直接接入集成電路U5的28、27、26和25腳；集成電路U5直接與中央控制器相連；在中央控制器上連接有鍵盤(10)和液晶顯示器(9)，而微機接口電路集成電路TO上外接有打印機(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動天然電場選頻物探測量儀，其特征在于中央控制器由單片微機U1、只讀存儲器U3、電可擦除存儲器U4、門電路U2、UlO組成。
專利摘要一種利用天然交變電場勘探地下水文、工程地質(zhì)等的便攜式全自動天然電場選頻物探測量儀，采用微機作為中央智能控制器，并配有液晶顯示器和打印機，實現(xiàn)了自動控制采集信號的電壓增益和選頻，可連續(xù)自動測量，還可以對采集數(shù)據(jù)進行存儲、現(xiàn)場資料分析、顯示和打印輸出。本儀器還具有數(shù)據(jù)掉電保護和電源電壓檢測等功能。本儀器體積小，耗能低，工作可靠，操作簡便，大大提高了工作效率，適合野外使用。
文檔編號G01V3/08GK202066978SQ20112004151
公開日2011年12月7日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者韓東, 韓榮波 申請人:韓東, 韓榮波