甚低频法检测地下水油气污染的装置的制作方法

本发明属于地下水油气污染检测装置技术领域，具体涉及一种甚低频法检测地下水油气污染的装置。

背景技术：

如今，我国已进入汽车时代，开私家车的人越来越多，很多车主时常有找不到加油站而犯难的时候。但是，当加油站建在自家门口时，人们不由会担忧加油站是否安全，加油站是不可忽视的城市污染源之一。据了解，各地发生加油站油气泄漏事件并不少，如在美国90年代的一项调查中，在21万个加油站中，40%存在泄漏，15万个加油站等待处理。泄露的油气会污染地下水源及土壤，给人们舒适的城市生活带来了无法预测的风险。但是之前为了消除污染，阻止污染的进一步扩散，人们通常是在油气泄漏处附近钻几口井并抽取地下水样进行分析，这种方法工程量大，持续时间也长，需要耗费人们大量的时间和精力。因此，研制出一种工作方式灵活且测量精度高的地下水油气污染检测装置势在必行，另外，发展高精度的地下油气污染检测技术也是科技时代建立安全、绿色城市的基石。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种工作方式灵活且测量精度高的甚低频法检测地下水油气污染的装置，该装置利用甚低频法与信号处理技术相结合检测地下水油气污染程度并实时显示报警，方便工作人员实时掌握某个区域地下水油气污染状况。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，甚低频法检测地下水油气污染的装置，其特征在于包括箱体及设置于箱体内部的控制面板，该控制面板上设有鞭状天线、磁棒天线、usb接口、显示器、led报警灯、频段选择按钮和电源开关，控制面板内置电路包括电磁感应场接收单元、信号处理单元和供电单元，其中供电单元分别通过线路与电磁感应场接收单元和信号处理单元相连；电磁感应场接收单元包括抗混叠滤波器、低噪声放大器、铷原子频标和脉冲整形电路，鞭状天线和磁棒天线分别与抗混叠滤波器电性连接，该鞭状天线用于接收来自于导航台的波段为10-15khz的vlf信号，磁棒天线由导磁材料制成用于感应磁棒周围的电磁信号，抗混叠滤波器与低噪声放大器电性连接，该抗混叠滤波器用于对接收到的电磁信号进行滤波处理并提取出有用的电磁信号，低噪声放大器与a/d采集卡电性连接，该低噪声放大器采用增益可调的由ad7520组成的放大电路，放大倍数在8-128内调节，能够根据接收到的信号强弱放大有用信号，铷原子频标与脉冲整形电路电性连接，该铷原子频标用于输出稳定的正弦波信号，脉冲整形电路与a/d采集卡电性连接，该脉冲整形电路用于对正弦波信号进行处理并输出40khz的采样脉冲信号；信号处理单元包括a/d采集卡和计算机，a/d采集卡与计算机电性连接，该a/d采集卡用于将放大后的有用信号和采样脉冲信号进行转换处理并存储至a/d采集卡内，计算机内置有视电阻率计算模块，该视电阻率计算模块用于将a/d采集卡中的数据进行计算处理得到该区域的视电阻率，并与计算机中存储的干净地下水的视电阻率标准值进行参照对比，计算机分别通过线路与led报警灯和显示器连接，led报警灯用于在测得的视电阻率相对值超过设定值上限时开始报警提醒，显示器用于显示测试过程中的所有数据，该数据存储于计算机的数据存储模块中并通过usb接口导出以便于对数据研究。

本发明所述的甚低频法检测地下水油气污染的装置的运行方法，其特征在于具体过程为：当需要检测加油站附近的油气泄漏是否污染附近地下水及污染程度与范围时，在以加油站泄漏点为圆心，以任意长为半径，于地表平行处水平放置该检测装置，打开电源开关，供电设备开始工作，鞭状天线自动搜索来自于俄罗斯alpha导航系统发射的vlf信号，磁棒天线开始感应垂直方向上的磁场分量，同时旋转频道选择旋钮，待信号稳定后固定旋钮，经过抗混叠滤波器提取出有用信号，并通过低噪声放大器进行放大处理后，与经铷原子频标分频电路整形输出的40khz的采样脉冲信号在a/d采集卡中进行转换处理，计算机对提取到的vlf信号的幅度和相位进行处理记录，并计算视电阻率的相对变化量，经过对照分析后，最后将数据结果传送至计算机的数据存储模块中，并且在显示器上显示，若该数据结果超过设定上限，led报警灯开始报警。

本发明结构简单、成本低廉且使用方便，通过甚低频信号的幅度和相位进行分析，避免了现有技术中只利用信号的幅度信息，一次只能接收一个导航台的信号，使测量结果误差大的技术问题，有效提高了检测效率和检测精度。

附图说明

图1是本发明的模块连接图；

图2是本发明的结构示意图。

图中：1、箱体，2、控制面板，3、鞭状天线，4、磁棒天线，5、usb接口，6、频段选择按钮，7、显示器，8、电源开关，9、led报警灯。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明的具体内容。如图1-2所示，甚低频法检测地下水油气污染的装置，包括箱体1及设置于箱体1内部的控制面板2，该控制面板2上设有鞭状天线3、磁棒天线4、usb接口5、显示器7、led报警灯9、频段选择按钮6和电源开关8，控制面板2内置电路包括电磁感应场接收单元、信号处理单元和供电单元，其中供电单元分别通过线路与电磁感应场接收单元和信号处理单元相连；电磁感应场接收单元包括抗混叠滤波器、低噪声放大器、铷原子频标和脉冲整形电路，鞭状天线3和磁棒天线4分别与抗混叠滤波器电性连接，该鞭状天线3用于接收来自于导航台的波段为10-15khz的vlf信号，磁棒天线4由导磁材料制成用于感应磁棒周围的电磁信号，抗混叠滤波器与低噪声放大器电性连接，该抗混叠滤波器用于对接收到的电磁信号进行滤波处理并提取出有用的电磁信号，低噪声放大器与a/d采集卡电性连接，该低噪声放大器采用增益可调的由ad7520组成的放大电路，放大倍数在8-128内调节，能够根据接收到的信号强弱放大有用信号，铷原子频标与脉冲整形电路电性连接，该铷原子频标用于输出稳定的正弦波信号，脉冲整形电路与a/d采集卡电性连接，该脉冲整形电路用于对正弦波信号进行处理并输出40khz的采样脉冲信号；信号处理单元包括a/d采集卡和计算机，a/d采集卡与计算机电性连接，该a/d采集卡用于将放大后的有用信号和采样脉冲信号进行转换处理并存储至a/d采集卡内，计算机内置有视电阻率计算模块，该视电阻率计算模块用于将a/d采集卡中的数据进行计算处理得到该区域的视电阻率，并与计算机中存储的干净地下水的视电阻率标准值进行参照对比，计算机分别通过线路与led报警灯和显示器连接，led报警灯用于在测得的视电阻率相对值超过设定值上限时开始报警提醒，显示器用于显示测试过程中的所有数据，该数据存储于计算机的数据存储模块中并通过usb接口导出以便于对数据研究。

本发明的工作原理为：当地下水被油气污染后，污染区内电阻率主要受潜水面之上的汽油所控制，汽油浸润了潜水面之上的土壤，导致电阻率升高，另外，污染区表层的黏土构成了一个很好的封堵层，阻止了汽油的自由扩散。通过测量地下水电阻率的相对变化值，并将这些变化量经过信号处理后和地下水的真实的电阻率值相比较，就可以推测出此处的地下水油气污染情况，该发明通过甚低频信号的幅度和相位进行分析，避免了现有技术中只利用信号的幅度信息，一次只能接受一个导航台的信号，使测量结果误差大的技术问题，有效提高了检测效率和检测精度。

本发明的具体运行过程为：当需要检测加油站附近的油气泄漏是否污染附近地下水及污染程度与范围时，在以加油站泄漏点为圆心，以任意长为半径，于地表平行处水平放置检测装置，打开电源开关，供电设备开始工作，然后鞭状天线自动搜索来自于俄罗斯alpha导航系统发射的vlf信号，磁棒天线开始感应垂直方向上的磁场分量，同时旋转频道选择旋钮，待信号稳定后固定旋钮，经过抗混叠滤波器提取出有用信号，并通过低噪声放大器进行放大处理后，与经铷原子频标分频电路整形输出的40khz的采样脉冲信号在a/d采集卡中进行转换处理，计算机对提取到的vlf信号的幅度和相位进行处理记录，并计算视电阻率的相对变化量，经过对照分析后，最后将数据结果传送至计算机的数据存储模块中，并且在显示器上显示，若该数据结果超过设定上限，led报警灯开始报警。该装置可供相关工作人员实时掌握了解该区域的地下水油气污染情况，然后依据检测结果，制定合理的治理方案，用来改善环境，并保障附近居民的生活质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。