多勘探地球物理场信号智能电磁发射装置的制作方法

本实用新型涉及地球物理勘探技术领域，更具体涉及多勘探地球物理场信号智能电磁发射装置。

背景技术：

地球物理勘探是通过物理场研究地质构造变化，从而探测地下异常体的一种技术方法。直流电法勘探、瞬变电磁勘探、无线电波透视勘探及其他物探法等均为物探的分支方法，各个物探方法所依据的地球物理特性有差异，对应每种方法的专业物探设备工作原理也不同。例如直流电法勘探通过导体直接对被勘探区域进行直流供电，通过电法传感器采集到电压信号；瞬变电磁勘探则是通过线圈对被勘探区域发射电信号，并在瞬间关断，以产生电磁感应信号；无线电波透视则是发射电磁波，通过无线电波透视接收传感器采集到场强的衰减信号等。

因为地质条件的复杂性和物探方法的多解性，单一的物探方法难以确定异常，综合物探方法是精细物探勘查的重要手段，如何提高物探方法在现场的工作效率是各位物探工作者的不懈追求，地球物理勘探中涉及较多的为：瞬变电磁信号、无线电波信号、大地电磁信号、电法信号等等，一些厂家将部分方法集成到一款仪器中，如美国Zonge公司的GDP-32多功能电法工作站，集成了瞬变电磁和直流电法，但在不同的工作模式下需要选择不同的发射机和不同的传感器，且每种方法对应的通道不同，NT-20和ZT-30瞬变电磁法发射机专用于瞬变电磁法，LDT-10发射机用于激发电法；加拿大凤凰地球物理有限公司的V8电法工作站，集成了瞬变电磁法、电法，同样也是在不同的工作模式下需要选择不同的发射机和不同的传感器，且每种方法对应的通道不同。这些装置仅仅实现的是多种方法的叠加，无法做到发射机的智能统一，以及无法做到发射通道的智能合一，这些装置均需要接入不同的传感器及人工选择探测方法。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于现有地球物理场信号发射装置不能兼顾多种物理场信号发射。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的，具体技术方案如下：

多勘探地球物理场信号智能电磁发射装置，包括：能够在多种发射模式中切换的发射回路、发射天线、隔离模块、处理器、通讯模块、工作电源，所述发射天线与发射回路连接；发射回路和处理器之间由所述隔离模块进行隔离，所述处理器连接通讯模块，所述工作电源与所述处理器连接。

更一步地，所述发射回路包括能够在多种发射模式中切换的发射模式切换模块、发射电源、发射信号取样模块、模数转换器，所述发射模式切换模块与发射天线、发射电源连接，发射信号取样模块与模数转换器连接，发射模式切换模块、模数转换器与处理器之间由所述隔离模块进行隔离。

更进一步地，还包括位置时间模块，所述位置时间模块与所述处理器连接。

更进一步地，所述工作电源还包括外接电源模块。

更进一步地，所述智能电磁发射装置包括发射电法单元、发射瞬变电磁单元、发射无线电波透视单元、发射大地电磁单元。

更进一步地，所述发射天线选用电极或线圈；若发射信息被设定为电法模式，发射天线选用电极；若为瞬变电磁模式或者无线电波透视模式，则发射天线选用线圈；若为大地电磁模式，则发射天线选用电极。

更进一步地，所述通讯模块选用通讯线、或以太网、或串口通讯或无线通讯方式。

更进一步地，所述位置时间模块选用GPS、或原子钟、或伽利略定位系统。

更进一步地，还包括存储器、缓存器，所述缓存器、存储器都与处理器连接。

更进一步地，所述处理器选用单片机、或DSP、或FPGA。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

本实用新型中将电法发射装置、瞬变电磁发射装置、无线电波透视发射装置、大地电磁发射装置高度集中为一体，使得本实用新型装置可以在同一地点，利用同一套仪器，任意发射电法、瞬变电磁、无线电波、大地电磁的任意组合信号或者任意一种信号，能够有效简化综合物探的过程，节省现场布置观测系统的时间，提高了观测效率；实现了同一装置测线上电法、瞬变电磁、无线电波、大地电磁的任意组合形式的信号发射。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的多勘探地球物理场信号智能电磁发射装置的整体框图。

图2为本实用新型实施例一的多勘探地球物理场信号智能电磁发射装置的电路框图。

图3为本实用新型实施例二的多勘探地球物理场信号智能电磁发射装置的整体框图。

图4为本实用新型实施例二的多勘探地球物理场信号智能电磁发射装置的电路框图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所述，多勘探地球物理场信号智能电磁发射装置，包括：能够在多种发射模式中切换的发射回路、发射天线、隔离模块、处理器、通讯模块、工作电源，所述发射天线与发射回路连接；发射回路和处理器之间由所述隔离模块进行隔离，所述处理器连接通讯模块，所述工作电源与所述处理器连接。

具体的，所述发射回路在多种发射模式中切换，并选择任一种发射模式，并将发射模式所对应的场源信号通过所述发射天线将信号发射出去；发射回路和处理器之间由所述隔离模块进行隔离，所述处理器连接通讯模块，所述工作电源为所述智能电磁发射装置提供电源；所述智能电磁发射装置激发多种场源信号。发射回路包括能够在多种发射模式中切换的发射模式切换模块、发射电源、发射信号取样模块、模数转换器，所述发射模式切换模块与发射天线、发射电源连接，发射信号取样模块与模数转换器连接，发射模式切换模块、模数转换器与处理器之间由所述隔离模块进行隔离；所述发射模式切换模块在多种发射模式中切换并选择任一种发射模式，发射模式切换模块连接所述发射天线，发射电源为发射回路提供电源。还包括位置时间模块，所述位置时间模块与所述处理器连接；工作电源还包括外接电源模块。

其中，处理器能够选用单片机、或DSP、或FPGA；发射天线能够选用电法电极、或线圈，用于建立电磁场；通讯模块选用通讯线、或以太网、或串口通讯、或无线通讯方式；位置时间模块选用GPS、或原子钟、或伽利略定位系统；所述发射天线选用电法电极或线圈；若发射信息被设定为电法模式，发射天线选用电法电极；若为瞬变电磁模式或者无线电波透视模式，则发射天线选用线圈；若为大地电磁模式，则发射天线选用电极。

具体的，处理器是整个智能电磁发射装置的控制中心，控制其他模块的有序工作；模数转换器选用高速的模数转换器，用于将模拟信号与数字信号；发射信号取样模块用于采集发射电流；位置时间模块能够选择时间同步及定位模块，用于时间同步和位置获取；通讯模块用于发射模式及发射参数的下达及采集数据的发送；发射电源为发射回路供电，发射模式切换模块在多种发射模式中切换，并选择任一种发射模式，用于激发电、磁场信号，根据不同的应用场景选择不同发射信号及信号发射天线，发射天线用于将信号发射出去；发射信号取样模块将信号传输给模数转换器；工作电源或外接电源模块为智能电磁发射装置提供电源；隔离模块用于将处理器所处理的发射数字控制信号与发射回路所处理的发射模拟信号之间进行隔离，避免信号之间的干扰。

如图2所示，多勘探地球物理场信号发射装置的具体电路示意图，发射回路主要是由检流传感器1、程控放大器1、检流传感器2、限幅器、缓冲器、程控放大器2、开关、模数转换器组成，检流传感器1与程控放大器1连接，检流传感器2与限幅器连接，限幅器与缓冲器连接，缓冲器与程控放大器2连接、程控放大器1、程控放大器2与开关连接，开关与模数转换器连接，模数转换器与处理器连接，发射天线包括线圈、电极、程控电源、发射驱动，程控电源与发射驱动连接，发射驱动与线圈连接，发射驱动与电极连接，处理器通过隔离模块与发射回路、发射天线进行隔离，缓存器、存储器、GPS、串口都与处理器连接。

其中，检流传感器1选用RH-25-0.5芯片、检流传感器2选用MP930芯片、限幅器选用MM3Z6V2型号，缓冲器选用LF353D型号、程控放大器1、程控放大器2都选用PGA281型号，开关为模拟开关，开关选用MPC508A型号、模数转换器选用ADS1271型号，隔离为隔离模块，隔离模块选用ADuM1400CRW，发射驱动选用IR2110S型号，程控电源选用DC+X9C102SZ型号，GPS选用SKG16A、串口选用ADM2582型号。

具体的，智能电磁发射装置通电后，工作电源为各模块提供电源，智能电磁发射装置通上电后，处理器工作，通过串口通讯每隔固定时间读取GPS的时间和位置信息，智能电磁发射装置通过串口通讯收到外部设备的指令，比如接收控制主机的指令后，经过处理器对指令进行处理，处理器根据指令控制信号经过隔离控制模拟开关，把高速模数转换器的输入信号切换到处理器中，处理器经过隔离，设置发射回路中对应的程控放大器的增益，设置程控电源的电压；发射信号经过隔离，驱动发射驱动1、发射驱动2分别给线圈、电极提供一定频率和波形的发射信号；检流传感器1采集的信号经过程控放大器1处理；检流传感器2采集的信号通过限幅器保护、缓冲电路进入程控放大器2中，经过程控放大器2处理后的信号，将经过程控放大器1、程控放大器2处理后的信号经过高速模数转换器转换成数值，数据经过处理器协调处理后，通过串口把采集的数据和存储器中GPS信息以固定的格式发送出去。

智能电磁发射装置通过在电法发射模式、瞬变电磁发射模式、无线电波透视发射模式、大地电磁发射模式切换，能够激发一组电法、瞬变电磁、无线电波透视及大地电磁之间组合信号，或者只激发一种场源信号。

实施例二，实施例二与实施例一的区别在于，增加缓存器、存储器。

如3所示，所述缓存器、所述存储器与所述处理器连接，处理器分配对应的缓冲和存储空间，缓存器将处理器中的模数转换器所转换的数据暂时进行存储，存储器对处理器中所处理的数据长期存储。

如图4所示，缓存器、存储器与所述处理器连接，缓存器选用IS61WV10246BLL、存储器选用N25Q256A13EF840F型号。

智能电磁发射装置应用到多勘探地球物理场进行信号发射，智能电磁发射装置发射切换不同发射模式，发射不同的信号，发射过程并不一样，对于不同的发射信号，具体工作过程如下：

例如：一、电法发射过程如下：

将智能电磁发射装置接入到控制主机中，连接好电法电极，启动设备的工作电源，控制主机通过通讯模块下发发射装置检测命令，确认智能电磁发射装置当前工作状态是否正常；通过通讯模块，下发电法电极工作参数设置指令，如电法模式、发射电压、供电方波类型，电流恒流时间、采样间隔、供电模式(单极性、双极性)等，处理器解析指令并自动切换开关到直流电法发射电路，根据参数调整电路到对应工作状态，处理器将调整的结果状态通过通讯模块返回到控制主机，智能电磁发射装置则等待控制主机下一步动作。

控制主机通过通讯模块下发电法电极供电发射指令，处理器接收到指令后，按照预先设定的参数进行对被测物体进行供电发射，同时采集发射回路中的供电电流信号，将采集到的信号进行存储并返回到控制主机中。

二、瞬变电磁发射过程如下：

将智能电磁发射装置接入到控制主机中，连接瞬变电磁发射线圈，启动设备的工作电源，控制主机通过通讯模块下发发射模块检测命令，确认智能电磁发射装置当前工作状态是否正常；通过通讯模块，下发瞬变电磁工作参数设置指令，如瞬变电磁模式、发射频率、采样频率、叠加次数、时窗道数、通道数等，处理器解析指令并自动切换开关到瞬变电磁发射电路，根据发射模式切换模块到对应工作状态，处理器将调整的结果状态通过通讯模块返回到控制主机，智能电磁发射模块则等待控制主机下一步动作。

控制主机通过通讯模块下发瞬变电磁发射指令，处理器接收到指令后，按照预先设定的参数进行发射，同时采集发射回路中的发射电流信号，将采集到的信号进行存储并返回到控制主机中。

三、无线电波透视发射过程如下：

将智能电磁发射装置接入到控制主机中，连接无线电波透视发射线圈，启动设备的工作电源，控制主机通过通讯模块下发发射模块检测命令，确认智能电磁发射装置当前工作状态是否正常；通过通讯模块，下发无线电波透视工作参数设置指令，如无线电波透视模式、发射频率、发射时长、发射端搬站时长、接收时长、接收端搬站时长、接收频率等，处理器解析指令并自动切换开关到无线电波透视发射模式，处理器将调整的结果状态通过通讯模块返回到控制主机，智能电磁发射模块则等待控制主机下一步动作。

控制主机通过通讯模块下发无线电波透视发射指令，处理器接收到指令后，按照预先设定的参数进行发射，同时采集发射回路中的发射电流信号，将采集到的信号进行存储并返回到控制主机中。

四、大地电磁发射过程如下：

将智能电磁发射模块接入到控制主机中，连接好发射电极，启动设备的工作电源，控制主机通过通讯模块下发发射装置检测命令，确认智能电磁发射装置当前工作状态是否正常；通过通讯模块，下发发射电极工作参数设置指令，如大地电磁模式、发射电压、发射方波类型、发射频率等，处理器解析指令并自动切换开关到发射电路，根据参数调整电路到对应工作状态，处理器将调整的结果状态通过通讯模块返回到控制主机，智能电磁发射装置则等待控制主机下一步动作。

控制主机通过通讯模块下发发射电极供电指令，处理器接收到指令后，按照预先设定的参数进行对被测物体进行供电发射，同时采集发射回路中的发射电流信号，将采集到的信号进行存储并返回到控制主机中。

五：瞬变电磁、直流电法、无线电波透视、大地电磁发射组合发射给过程如下：

步骤1：将发射装置接入到控制主机中，连接组合发射天线，启动设备的工作电源；

步骤2：控制主机通过通讯模块下发发射模块检测命令，确认发射装置当前工作状态是否正常；

步骤3：设定发射工作流程，如电法发射-停歇间隔-瞬变电磁发射，或者电法发射-停歇间隔-瞬变电磁发射-停歇间隔-无线电波透视发射-停歇间隔-大地电磁发射，或者电法发射-停歇间隔-无线电波透视发射，或者瞬变电磁发射-停歇间隔-无线电波透视发射-停歇间隔-大地电磁发射等组合；

步骤4：根据设定组合工作模式设定每种模式对应的参数设定及工作循环次数等信息，处理器解析指令并自动切换到发射模式切换模块中，处理器将调整的结果状态通过通讯模块返回到控制主机，智能电磁发射模块则等待控制主机下一步动作；

步骤5：控制主机通过通讯模块下发发射指令，处理器接收到指令后，按照预先设定的参数进行发射，同时采集发射回路中的发射信号，将采集到的信号进行存储并返回到控制主机中；

步骤6：当前模式下工作任务完成后，自动切换到下一个工作模式，并进入停歇期，设备暂停工作，待停歇期完成后，直接进入下一个工作模式的发射工作。

综上，控制主机对智能电磁发射模块下发对应发射天线的工作指令，智能电磁发射模块解析指令，按照指令进行工作，并将工作结果反馈至控制主机。

智能电磁发射装置通过在电法发射模式、瞬变电磁发射模式、无线电波透视发射模式、大地电磁发射模式切换，能够激发一组电法、瞬变电磁、无线电波透视及大地电磁之间组合信号，或者只激发一种场源信号；能够有效简化综合物探的过程，节省现场布置观测系统的时间，提高了观测效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。