专利名称：：一种地下水同位素示踪检测装置的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种利用同位素技术和微电子技术测量地下水流向、流速及地下水参数的一种检测装置。同位素技术在水利工程的应用占有十分重要的位置，可用于下列领域地下水运动、弥散和勘测、地表水流速和流量的观测、湖泊、水库的水动力学研究、河流、港口泥沙运动和沉积的测定，以及冰雪水文和环境保护等。目前，有各种地下水同位素示踪仪，有的采用旋转测量法进行流向测量，测量精度差，致使流速大时，使测试失败，有的智能化程度低，不能自动定时测量，测量功能少，还需人工记录，整理资料，不能现场提供流向等测试结果。本实用新型的目的是提供一种可以在单孔中测定多含水层地下水的流速、流向、垂向流，也可用于多孔同位素示踪测定试验，可广泛地用于煤矿、水利工程、水库、河堤、水源地、环境保护部门等的勘察，具有测量准确，成本低，可在观测孔中测定地下水流速、流向及地下水参数的智能型检测装置。本实用新型的目的是这样实现的在探头内设置6个计数管，对称的按装在探头内，6个同样的前置放大器设置在同一块线路板上，前置放大器的输入端和6个计数管的正端分别相连接，6个前置放大器的输出端分别并连在一根四芯电缆线上，由探头内引出，与脉冲幅度分析电路相连接，经脉冲幅度分析电路分析，由接口电路与计算机、打印机、键盘及磁带机连接显示、存储、打印、测量数据及测试结果。本实用新型可以在单孔中测定多含水层地下水的流速、流向、垂向流也可用于多孔同位素示踪测定试验，可广泛地用于煤矿、水利工程、水库、河堤、水源地、环境保护部门等的勘察，具有测量准确，成本低，可在观测中测定，可节约大量的钻探。本实用新型的具体实现可参照附图加以说明。附图1是本实用新型探头的结构示意图；附图2是屏蔽铜柱的A－A剖视图；附图3是本实用新型电原理图；图中1.探头低座2.凝固剂底盘3.凝固剂4.顶头5.罗盘6.底座与探头体连接件7.电路板8.固定支架9.探头体10.屏蔽铜柱11.屏蔽铜柱内孔12.计数管13.连接块14.探头头15.探头头孔16.电缆线17.前置放大器18.脉冲幅度分析电路19.接口电路20.PC－1500机21.打印机22.薄膜按键23.磁带机由图可知，本实用新型包含有探头、前置放大器、脉冲幅度分析电路、接口电路、PC－1500机、打印机、薄膜按键、磁带机等构成。本实用新型的探头内设有6个计数管(12)，对称地装置在探头内一屏蔽铜柱10的内孔(11)内，6个前置放大器(17)设置在同一电路板(7)上，该电路板(7)用固定支架(8)固定在屏蔽铜柱(10)上，每个前置放大器是由电容C1与电阻R1并联后一端接计数管(12)的正极，另一端与电阻R2及电容C2相连接，C2的另一端与电容C3及电阻R3的一端相连接，C3的另一端与电阻R4的一端及场效应管的T1的G端相连接，场效应管的S端接电阻R5的一端，D端与可调电阻W1的一端及三极。管T2的基极相连接，可调电阻W1的另一端与三极管T2的集电极相连接并接电源的正端，三极管T2的发射极与电容C4的一端及电阻R6相连接，R3、R4、R5、R6的另一端并联在一起与计数管的负端相接同时接地，电阻R2的另一端接高压，6个前置放大器(17)的高压端、正极端、接地端与C4的另一端分别并联在一条四芯电缆线(16)上，作为信号线，该电缆线(16)由探头内引出，其信号线与脉冲幅度分析电路18相连接，所说的脉冲幅度分析电路是由6个运算放大器T3－T8和7只二极管为主构成，二极管D1至D6串接在一起，6只运算放大器的正极并接在一起通过电阻R7与D7入地，6个运算放大器T3至T8的负端分别与D1至D6的负端相连，T3的一负端接电阻R8的一端，T3至T8的输出端分别与与非门电路T9至T14的一输入端相接，同时分别接电阻R9至R14的一端，R8至R14的另一端并联在一起接电源正极，T10、T11、T12、T13、T14的一端输入端并接一起与T9的输出端相接，T11、T12、T13、T14的一端输入端并接在一起与T10的输出端相接，T12、T13、T14的一输入端并接在一起与T11的输出端相接，T13、T14的输入端并接在一起与T12的输出端相接，T14的一输入端与T13的输出接端相接，T9至T14的输出端分别通过R15至R20接C5至C10的一端同时接与非门T15至T20的一端，C5至C10的另一端接地，与非门T15至T20的输出端分别与接口电路19中2片82C53芯片的CLK0、CLK1、CLK2相连接，2片82C53芯片的GATE0、GATE、GATE2并联在一起，与PC－150060芯总线PU端相接，两芯片的D0－D7端分别并接后与74HC245的2～9端相连接，74HC245的B0～B7端分别与PC－150060芯总线的D0～D7端相接，两片82C53芯片的CS端分别接或门电路T22、T23的3端和11端，T22的2端与T23的13端并联后接74HC139芯片的11端，T22的1端接与非门T24的1端并通过与门电路T25与PC－150060芯总线的AD5端相接，T23的12端与T24的2端相接，两片82C53的RD端并接后接与非门T27的4端，3端与74HC245的DIR端相接，同时RD端和与门T28的12端相接，11端和与非门T29的3端相接，T29的1端接PC－150060芯总线的R／W端，T29的2端接与非门电路T30的5端，接60芯总线的DME1端，同时又通过一与门T26接与非门T21的1端，T21的2端接74HC139的1G端。T30的4端接60芯总线的OD端，T30的6端通过一与门电路T31与两片82C53的WR端并接，两片82C53的A0端并接后通过与门电路T32接60芯总线的AD0端，2个A1端并接后通过与门电路T33接60芯总线的AD1端，74HC245的19端与74HC139的15.5端相接，74HC139的2A、2B、1A、1B端分别通过与门电路T34、T35、T36、T37与60芯总线的AD6、AD7、AD8、AD9相接。本实用新型的工作原理是这样的6个G－M计数管的脉冲信号给前置放大器将正极性的矩形波的幅度分别调成0.6V、1.2V、1.8V、2.4V、3.0V、3.5V、宽度为约8μS矩形波，然后并入信号输出电缆线，即只须用一根电缆线传输6个信号输出，使抗干扰能力大大增强，解决了多探测器，多电缆之间信号的相互干扰问题，电缆采用4芯屏蔽电缆长距离传输，一芯为390V高压稳压电源供给G－M计数管，一芯为5V低压电源供给前置放大器接收电路，一芯为地线；一芯传输6路不同幅度的信号输出。由探头信号线送来的脉冲信号，由于它的脉冲幅度为6种不同的幅度，所以脉冲幅度分析电路是用来将各探测器的信号分开后，送入2片82C53－PIT电路的6个CLK端。脉冲幅度分析电路是将，六个电压比较器的比较电压，通过二极管IN4148，将电压定为0.5V、1.1V、1.6V、2.2V、2.75V、3.3V、当有信号时，电压比较器输出经过门电路变换为G1－G6，它与6支G－M管的关系如下<tablesid="table1"num="001"><tablealign="center">G-M管输出为“1”电压比较器输出电平(高电平1.低电平0)转换输出654321000001000010000100001000010000100000654321000001000010000100001000010000100000G6G5G4G3G2G1000001000010000100001000010000100000</table></tables>使探头中6支G－M计数管输出信号有6路固定的对应关系。该信号经RC积分电路将干扰信号滤掉，将对应的6路信号Q1－Q6送入2片82C536个CLK端。2片82C53的6个计数管设置为脉冲计数工作状态，为16位计数器工作方式，用门控端GATE端控制6路计数器的开始计数与禁止计数，本设计是将PC－1500机内部触发器PU，加至二片82C53的6个门控脉冲输入端GATE端，用LH5801机器语言软件程序，控制了置位、复位、使6个计数器同时进行自动计数、定时精确，实现了6路计数器具有同时测量功能，且操作简便设置了多种自动测量计数功能。为使82C53进行读写操作，用PC－1500机60芯总线的DME1、OD和R／W信号经，两个与非门配合，经过两个与门电路驱动后，加到82C53的RD、WR端，作为82C53的读、写信号，使WR信号与RD信号间隔至少为1μS，满足读／写时序要求。为满足即要向82C53写命令和初值，又要从其中读取计数值，使用一片八双向总线收发器74HC245，它的A0～A7端接82C53的D0～D7端，它的B0～B7端，接PC－1500机60芯总线的D0～D7端，其使能端G由74HC139的1Y1端控制，它的DIR端经与非门接82C53的RD端，当G＝1时，输出与输入之间处于隔离状态，当G＝0时，且R／M、MEI端为高电平，OD为低电平时，数据由Adata→Bbus，进行读操作；当G＝0时，且R／W为低电平，MEI、OD为高电平时，数据从Bdata→Abus，进行写操作。2片82C53的地址，由PC－150060芯总线AD9、AD8、AD7、AD6、AD5、AD1、AD0、DME1信号，经通过74BC139和两个与非门及两个或门组成译码电路实现，即DME1端，通过与非门控制74HC139的1G端，而74HC139的2G端由其1Y1端控制，PC－150060芯总线的AD6、AD7、AD8、AD9分别经与门电路驱动后输给74HC139的2A、2B、1A、1B端，而60芯总线的AD5通过与非门接两个或门的另一端，其两个或门输出端控制2片82C53的CS片选端，而60芯总线的A0、A1端经74HC367驱动后，接到2片82C53的A0、A1端用以选择每个82C53的三个计数通道和控制字寄存器。权利要求1.一种包含有探头、前置放大器、脉冲幅度分析电路、接口电路、PC-1500机、打印机、薄膜按键、磁带机所构成的地下水同位素示踪检测装置，其特征是所说的探头内设有6个计数管(12)，对称地装置在探头内一屏蔽铜柱(10)的内孔(11)中，6个同样的前置放大器(17)放置在同一个电路板(7)上，该电路板(7)用固定支架(8)固定在屏蔽柱(10)上，每个前置放大器是由电容C1与电阻R1并联后一端接计数管(12)的正极，另一端与电阻R2及电容C2相连接，电容C2的另一端与电容C3及电阻R3的一端相连接，电容C3的另一端与电阻R4的一端及场效应管T1的G端相连接，场效应管T1的S端接电阻R5的一端，D端与可调电阻W1的一端及三极管T2的基极相连接，可调电阻W1的另一端与三极管T2的集电极相连接并接电源的正端，三极管T2的发射极与电容C4的一端及电阻R6相连接，R3、R4、R5、R6的另一端并联在一起与计数管(12)的负端相连接同时接地，电阻R2的另一端接高压，6个前置放大器(17)的高压端、正极端、接地端及C4的另一端分别并联在一条四芯电缆线(16)上，该电缆线(16)由探头内引出，其信号线与脉冲幅度分析电路(18)相连接，所说的脉冲幅度分析电路(18)是由6个运算放大器T3-T8和7只二极管D1至D7为主构成，二极管D1至D6串接在一起，6只运算放大器的正极并接在一起通过电阻R7与D7入地，6个运算放大器T3至T8的负端分别与D1至D6的负端相连接，T3的负端接电阻R8的一端，T3至T8的输出端分别与与非门电路T9至T14的一输入端相接，同时分别接电阻R9至R14的一端，R8与R4的另一端并联在一起接电源正极，T10、T11、T12、T13、T14的一输入端并接在一起与T9的输出端相接，T11、T12、T13、T14的一输入端并接在一起与T10的输出端相接，T12、T13、T14的一输入端并接在一起与T11的输出端相接，T13、T14的一输入端并接一起与T12的输出端相接，T14的一输入端与T13的输出端相连，T9至T14的输出端分别通过R15至R20接C5至C10的一端同时接与非门T15至T20的一端，C5至C10的另一端接地，与非门电路T15至T20的输出端分别与接口电路(19)中2片82C53芯片的CLK0、CLK1、CLK2相连接，2片82C53芯片的GATE0、GATE1、GATE2并连在一起，与PC-150060芯总线PU端相接，两芯片的D0～D7端并接在一起分别与74HC245的A0～A7端相连接，74HC245的B0～B7端分别与PC-150060芯总线的D0～D7相连接，2片82C53的CS端分别接或门电路T22、T23的3端和11端，T22的2端与T23的13端并连后接74HC139芯片的11端，T22的1端接与非门T24的1端并通过与门电路T25与PC-150060芯总线的AD5端相接，T23的12端与T24的2端相接，两片82C53的RD端并接后接与非门T27的4端，3端与74HC245的DIR端相接，同时RD端和与门电路T28的12端相接，11端与与非门T29的3端相接，T29的1端接PC-150060芯总线的R/W端，T29的2端接与非门电路T30的5端，接60芯总线的DME1端，并通过与门T26接与非门T21的1端，2端接74HC139的1G端，T30的4端接60芯总线的OD端，T30的6端通过一与门电路T31与两片82C53的WR端并接，两片82C53的AO端并接后通过与门T32接60总线的AD0端，2个A1端并接后通过与门电路T33接60总线的AD1端，74HC245的19端与74HC139的15、5端相接，74HC139的2A、2B、1A、1B端分别通过与门电路T34、T35、T36、T37与60总线的AD6、AD7、AD8、AD9相接，专利摘要本实用新型是一种用于地下水流向、流速及地下水参数等的检测装置，该装置是在同一个探头内设置6个计数管和前置放大电路将6路信号并联在一条四芯电缆线上引出，通过脉冲幅度分析电路和接口电路的处理，利用计算机、打印机，将测量数据存储、打印出来，该装置可广泛地用于煤矿、水利工程、大坝渗漏、水文勘察、环保等领域，具有测量准确，成本低等优点，实现了地下水流速、流向示踪仪智能化。文档编号G01V9/02GK2201677SQ9424049公开日1995年6月21日申请日期1994年5月23日优先权日1994年5月23日发明者张德,黄秉德,宋玉田,高仁先申请人:山东省水利科学研究院