专利名称：地下磁流体检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地下磁流体检测仪。
目前地面物探方法找水首推电法，其次有放射性探测法及测量地层磁分量的甚低频法，上述方法的共同点是用寻找固体矿产的物探方法应用在找地下水上。地面仪器测量值反映的是地质体物性综合值，属于静态信息，这个物理量所显示的是地下的那种固体矿产或地下水全凭解释者的主观经验。所以上述方法的找水成功率只有40％-50％，其根源在于物探曲线的多解性。
本实用新型的目的在于提供一种能准确探测地下水资料的找水物探仪器。
本实用新型是用如下方式完成的地下磁流体检测仪是由探针A1和A2检测大地电场信号经经电容C1耦合到阻抗变换电路后分别输至比较器IC3反相端和比较器IC4同相端，比较器IC3同相端和比较器IC4反相端分别由两个数控电位器IC1和IC2提供比较电压，比较器IC3输出至单片机IC5的中断控制端INTO，比较器IC4输出至单片机IC5的中断控制端INTI和T1计数输入端，单片机IC5的P1.0和P1.1端经I2C总线与数控电位器IC1和IC2连接，数码管及键盘通过晶体管陈列IC6及电阻与单片机IC5的P0.P2端口及P1.3端连接构成显示键盘扫描电路，存储器经串行总线接单片机IC5的P1.4和P1.5端。阻抗变换电路是由场效应管BG1外接电阻R1、R2、R3、R4、R5和电容C2、C3组成。
本实用新型地下磁流体检测仪解决了找水物探仪器观测结果多解性的问题，由多解性跃进到唯一解，大大提高了打水井的命中率和成并率，降低水源勘探成本，大大提高了经济效益。该仪器体积小、操作简单、成本低、极距(5-20米可调)小，定井精度高达一米以下，可独立操作定井，也可通过串行口与上位机(普通PC机)连接进行井位和并位深度及成井出水量等的宏观分析。它可测量堤坝渗漏，地下管线探测及岩洞探测，在0-300米以内有效。在供水、水利工程、矿山防治水等均可使用。
图1是本实用新型使用示意图图2是本实用新型电路原理图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明岩层中的地下水，在重力的作用下与岩层进行物质交换与能量转换，形成由补给、经流、排泄三部分组成的地下水流动系统。地下水是分布最广的良性导体，根据电磁感应定律，地下水系统在地磁场中持续运动，产生复杂的电磁感应成为磁流体，不同深度的磁流体向地面反馈瞬变电磁波的场，在地面其形状与地下水流动系统相匹配。因此只要测得在地表的瞬变电磁波的分布场，就可以找到地下水流动系统的分布；这样一来，定井就不再是一件难事了。地下不同深度的地质体中只有流动的地下水向地面反馈瞬变电磁波，因此物探成果解释的唯一也就勿容置疑了。
图1所示是地下断层载面示意图；图1中B为地磁场在政交方向的分量，V为断层中流体的流动方向，据电磁感应定律，就会在E方向产生一个交变的感应电动势。这样，检测仪便通过探针A1和A2检测到交变的感应电动势(地下水的动态信息)，将这些信息储存起来，通过上位机软件进行分析、计算，即可得出有关地下水的有用信息(如成井水流量、与地面距离等)。
本实用新型地下磁流体检测仪的工作原理如图2所示，探针A1、A2测到的大地电场信息号经C1耦合到阻抗变换电路，阻抗变换电路由场效应管BG1、电阻R1-R5和电容C1、C2组成，经阻抗变换后的信号经R6、R7分别送IC3及IC4两个高精度、低功耗、快速比较器(TL3016)，IC1及IC2为四数控电位器(X9241)，它具有存储或单片机直接读出滑动端抽头的数字化位置、支持二线串行通讯协议等新特性，这样使得仪器的电路结构及软件编程都简单化了，省掉了A/T)的复杂性，由于对数控电位器的电路连接采用软件游标串联技术连接及控制，使比较精度提高到0.15mV(完全满足测量要求)；WY1为精度稳压电源MOC1403，用于提供两个数字电位器的高端参数电压；8个LED数码管及键盘通过晶体管陈列(ULN2803)IC6、电阻R9-R17与单片机IC5的P0口、P2口及P1.3连接，构成显示键盘扫描电路，显示及键盘采用动态扫描方式单片机IC5的RXD、TXD及P1.2与IC7(TCL232)组成本仪器的RS-232通讯接口，上位PC机读取数据时使用IC8-IC15等8串行存储器与单片机的P1.4、P1.5组成本仪器的测量数据存储器，每片串行存储器的存储量为2048个bit字节。因此，仪器的总存储量可达8×2048=16384个字节，足够存储仪器野外采集一天的数据；仪器的控制核心选用AT89C51单片机，其引脚及指令系统与通用的MCS-51系列单片机兼容，但它是一种内部自带4K程序(不用扩展)的低功耗CMOS芯片，非常适合本仪器选用。
本实用新型仪器的工作过程如下大地电场信息通过探针A1、A2检测，经场效应管BG1(3GJ6)及外围电路进行阻抗变换，然后分别送比较器IC3的反相输入端和比较器IC4同相输入端；IC3同相输入端和比较器IC4反相输入端分别由两片四数控电位器IC1和IC2提供比较电压，这样当单片机的INTO产生中断，说明检测信号大于IC1的设定值，当INTI产生中断时，说明检测信号小于IC2的设定值，单片机的软件通过由P1.0及P1.1构成的二线串行总线，调节IC1及IC2的设定值，直至INTO、INTI均不中断为止，这样单片机由二线串行总线读出IC1及IC2的设定值(即数控电位器的滑动端的数字化位置)经软件计算很容易得出检测信号的幅值。然后，将检测信号幅值的中值用于重新设置IC2数控电位器，使用IC4形成一个类似的过零比较器(即将检测信号变为脉冲信号)，关中断用T1计数器对IC4输出的脉冲进行计数，便可测出此时信号的频率，至此，单片机将所测的电压值及频率值送显示(高4位显示电压值，低4位显示频率值)，同时将电压值及频率值通过P1.4、P1.5构成的二线串行总线送串行存储器中。检测完成后，仪器可通过RS-2322与上位PC机相连。PC机通过RS-23C口读出测量数据，即可作出导水断裂带分布图，动态信息图等，如果用于找水，还可以计算出井位、井深及成井预测出水量等参考数据。
权利要求1.一种地下磁流体检测仪，其特征是由探针A1和A2检测大地电场信号经经电容C1耦合到阻抗变换电路后分别输至比较器IC3反相端和比较器IC4同相端，比较器IC3同相端和比较器IC4反相端分别由两个数控电位器IC1和IC2提供比较电压，比较器IC3输出至单片机IC5的中断控制端INTO，比较器IC4输出至单片机IC5的中断控制端INTI和T1计数输入端，单片机IC5的P1.0和P1.1端经I2C总线与数控电位器IC1和IC2连接，数码管及键盘通过晶体管陈列IC6及电阻与单片机IC5的P0、P2端口及P1.3端连接构成显示键盘扫描电路，存储器经串行总线接单片机IC5的P1.4和P1.5端。
2.根据权利要求1所述地下磁流体检测仪，其特征在于阻抗变换电路是由场效应管BG1外接电阻R1、R2、R3、R4、R5和电容C2、C3组成。
专利摘要本实用新型涉及一种地面物探检测仪,它解决了找水物探仪器观测结果多解性的问题。它是由探针A1和A2经电容C1耦合到阻抗变换电路后分别输至比较器IC3和IC4,由数控电位器提供比较器参考电压,并与单片机连接。比较器输出至单片机中断端,单片机经晶体管陈列与数码管和键盘连接组成显示键盘扫描电路,单片机与存储器连接。它具有简单适用,探测结果唯一、精度高。适用于供水、水利工程、矿山防治水等方面使用。
文档编号G01V3/00GK2329015SQ9823068
公开日1999年7月14日 申请日期1998年5月7日 优先权日1998年5月7日
发明者黄采伦, 应文亮 申请人:黄采伦, 应文亮