一种电法勘探电极转换电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电法勘探电极转换电路，包括高压信号源、前置放大电路、信号处理电路、单片机、锁存器、继电器组和多个接地电极，前置放大电路、信号处理电路、单片机依次串接，单片机分别与4个锁存器相连，每个锁存器均连接一个继电器组，继电器组包括若干个继电器，每个继电器组中选择一个继电器的常开触点，将所选的4个常开触点并联构成一个开关组，每个接地电极的一端分别与一个开关组的一端相连，开关组的另一端分别连接高压信号源和前置放大电路。本实用新型可实现由任意2个电极输出高压信号、剩余电极中的任意两个电极输入大地响应信号的电极组合方式，并可在单片机控制下自动选择、切换所连电极。
【专利说明】
一种电法勘探电极转换电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电法勘探电极转换电路。
【背景技术】
[0002] 高密度电阻率法是研究在人工施加电流场的作用下探索地下电流分布规律的一 种高效的阵列勘探方法，在实际测量时，只需要利用电极转换装置将所有电极进行组合即 可，适用于浅地表水文、环境、工程以及金属与非金属矿产资源勘探的地质问题。传统高密 度电极距受限，发送功率较小，收发回路之间相互干扰较大。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、电极距可调的电法勘探 电极转换电路。
[0004] 本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种电法勘探电极转换电路，包括高压 信号源、前置放大电路、信号处理电路、单片机、锁存器、继电器组和多个接地电极，所述前 置放大电路、信号处理电路、单片机依次串接，所述单片机分别与4个锁存器相连，每个锁存 器均连接一个继电器组，4个继电器组均包括若干个继电器，每个继电器组中选择一个继电 器的常开触点，将所选的4个常开触点并联构成一个开关组，每个接地电极的一端分别与一 个开关组的一端相连，开关组的另一端分别连接高压信号源的两个输出端和前置放大电路 的两个输入端。
[0005] 上述电法勘探电极转换电路中，所述接地电极的数量不少于4个。
[0006] 上述电法勘探电极转换电路中，所述接地电极的数量与继电器组中继电器的数量 相同。
[0007] 本实用新型的有益效果在于：
[0008] 1、本实用新型每个接地电极均通过一个开关组连接到高压信号源和前置放大电 路，高压信号源可以经开关组切换，选择多个接地电极中的任意2个接地电极对大地供电； 同时可以选择剩余接地电极中的任意2个接地电极连接至前置放大电路的输入端;在单片 机控制下，通过锁存器后驱动各继电器常闭触点的导通或闭合，实现对转换电极的切换;通 过观测在不同极距下的观测结果，可达到寻找非金属矿床、金属物质以及勘探地下水分布 等目的。
[0009] 2、本实用新型设有多个接地电极，并且接地电极的电极距和电极数量可以根据实 际需要调整设定，适用范围广。
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型的结构图。
[0011] 图2为图1中前置放大电路的电路图。
[0012] 图3为图1中锁存器的电路图。
[0013]图4为图1中单片机的电路图。
[0014]图5为图1中继电器的电路图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0016] 如图1所示，本实用新型包括高压信号源、前置放大电路、信号处理电路、单片机、 锁存器、继电器组和接地电极，所述前置放大电路、信号处理电路、单片机依次串接，所述单 片机分别与锁存器A、锁存器B、锁存器Μ、锁存器N相连，锁存器A、锁存器B、锁存器Μ、锁存器N 分别连接继电器组Α、继电器组Β、继电器组Μ、继电器组Ν，继电器组中的继电器控制线圈受 锁存器输出电平控制，锁存器输出电平由单片机输入并锁存在锁存器中的信号决定。4个继 电器组均包括若干个继电器，继电器的数量与接地电极的数量相同，每个继电器组中选择 一个继电器的常开触点，将所选的4个常开触点并联构成一个开关组，所述接地电极的数量 不少于4个，每个接地电极的一端分别与一个开关组的一端相连，开关组的另一端分别连接 高压信号源的两个输出端和前置放大电路的两个输入端。
[0017] 本实用新型的工作原理如下：从图1中可见，非工作状态时，各个继电器常开触点 断开;工作时，单片机将电极切换信息锁存到锁存器组中，锁存器输出信号控制继电器常开 触点的闭合或断开;任意一个电极Ρ均与对应开关组中的各常开触点的左端相连接，所连的 各常开触点的右端分别连接高压信号源输出端Α、高压信号源输出端Β、前置放大电路输入 端Μ、前置放大电路输入端Ν;接地电极数量为X，接地电极? 1通过所连接的4个继电器常开触 点中唯一闭合的继电器常开触点KAi连接到高压信号源Α端，余下Χ-1个接地电极中的1个接 地电极匕通过所连接的4个继电器常开触点中唯一闭合的继电器常开触点KB」连接到高压信 号源B端，高压信号源经接地电极Pi、Pj对大地供电；余下X-2个接地电极中的1个接地电极 Pk，通过所连接的4个继电器常开触点中唯一闭合的继电器常开触点KMk连接前置放大电路 的输入端M，余下X-3个电极中的1个P L，通过所连接的4个继电器常开触点中唯一闭合的继 电器常开触点KNl与前置放大电路的输入端N连接，前置放大电路从接地电极Pk、Pl获得Pi、P j 输出信号的大地响应信号（1<1，]_沽，1^^，1辛_]_辛1^辛14彡4);各个继电器触点开关的状 态由锁存器锁存的信号控制，锁存器锁存数据由单片机输入并锁存，可实现由任意2个电极 输出高压信号、剩余电极中的任意两个电极输入大地响应信号的电极组合方式，并可在单 片机控制下自动选择、切换所连电极。
[0018] 图2为本实施例中的前置放大电路原理图。该电路首先通过电阻R6、电容C6组成的 无源低通滤波电路对供电电极两端的电压进行滤波，并由二极管DI1、二极管DI2进行过压 保护，然后经低噪声运放放大后输出到下一级进行信号处理电路。
[0019] 图3为本实施例的锁存器电路原理图。锁存器由四个74HC573的锁存芯片组成。如 图，此处仅以U9为例介绍锁存芯片工作原理。为了保证该芯片Q端输出在一个正常的逻辑状 态，芯片的第1管脚接入低电平。U9的第11管脚LE通过与单片机的第27引脚相连实现相 应的功能：当单片机向锁存芯片的第11管脚写1时，Q端输出将会跟随输入电平的高低而输 出高电平或低电平；当单片机向锁存芯片的第11管脚写〇时，Q端输出将根据D端输入数据的 逻辑状态进行相应的锁存并输出。同理，其余的三组锁存器同样可以通过单片机进行类似 的操作锁存信号，控制相连接的继电器开关，从而控制高压信号源输出信号和前置放大电 路输入端M、N的输入信号所连电极的选通与截断，在此不再赘述。
[0020] 图4为本实施例的单片机原理图。除最小系统之外，单片机(AT89S52)的P0口（第39 引脚到32引脚)与锁存器电路的四路D端数据输入引脚对应连接来进行数据的写操作;单片 机的P1 口（第1引脚到8引脚）与液晶显示模块的对应引脚相连，用于显示测量结果，液晶显 示电路、信号处理电路、模数转换电路、高压信号源电路、高压信号源的电压电流检测电路 均不是本实用新型的重点内容，电路图从略。
[0021] 图5为本实施例的继电器及其触点开关的原理图。图中包括4组共32个继电器，A-A、B-B经接插件P-AB分别连接高压信号源的输出端A和B，M、N分别连接前置放大电路输入端 M、N。根据本实用新型的电路需求，在锁存器输出端连接有NPN型三极管驱动电路以满足继 电器对较大吸合电流的需求。在继电器线圈两端同时还各自反向并联一个保护二极管。接 插件P-A的引脚1 -8分别与继电器K1-K8的触点下端1 -8引脚对应连接，接插件P-B的引脚25-32分别与继电器K25-K32的触点下端25-32引脚对应连接;接插件P-Μ的引脚9-16分别与继 电器K9-K16的触点下端9-16引脚对应连接，接插件P-N的引脚17-24分别与继电器K17-K24 的触点下端17-24引脚对应连接;接插件P-A、P-B、P-Μ、P-N的1 -8引脚中引脚序号相同的并 联在一起，与接地电极P1-P8中的编号数字相同的电极相连接。
[0022] 锁存器U9的Q1-Q8引脚分别与继电器驱动电路中的A1-A8对应连接;锁存器U10的 Q1-Q8引脚分别与继电器驱动电路中的Ml -M8对应连接;锁存器U11的Q1-Q8引脚分别与继电 器驱动电路中的N1-N8对应连接;锁存器U12的Q1-Q8引脚分别与继电器驱动电路中的B1-B8 对应连接。
[0023]任意一种电极选择方式下，一个锁存器的8位数据中仅有1位为1，其余为0,且各个 锁存器高电平输出的引脚序号(Q1-Q8)各不相同，这样，接插件P-A连接的继电器组仅有1个 继电器的常开触点闭合;同样的，P-B、P-Μ、P-N各自连接的继电器组中，每组有且仅有1个继 电器的常开触点闭合。高压信号源经P-A和P-B连接的继电器中导通的开关输出到相连接的 一对接地电极上对大地供电。P-Μ、P-N分别连接的2个继电器组中各有1个继电器触点闭合， 将大地响应信号传导至前置放大电路的输入端。这样，单片机通过改变锁存信号即可控制 各个继电器开关的通断，实现对接地电极的自动切换。
【主权项】
1. 一种电法勘探电极转换电路，其特征在于:包括高压信号源、前置放大电路、信号处 理电路、单片机、锁存器、继电器组和多个接地电极，所述前置放大电路、信号处理电路、单 片机依次串接，所述单片机分别与4个锁存器相连，每个锁存器均连接一个继电器组，4个继 电器组均包括若干个继电器，每个继电器组中选择一个继电器的常开触点，将所选的4个常 开触点并联构成一个开关组，每个接地电极的一端分别与一个开关组的一端相连，开关组 的另一端分别连接高压信号源的两个输出端和前置放大电路的两个输入端。2. 根据权利要求1所述的电法勘探电极转换电路，其特征在于:所述接地电极的数量不 少于4个。3. 根据权利要求1或2所述的电法勘探电极转换电路，其特征在于:所述接地电极的数 量与继电器组中继电器的数量相同。
【文档编号】G01V3/00GK205643734SQ201620490551
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】程辉, 廖秀英, 谢天财, 仲光明
【申请人】湖南科技大学