专利名称：井下数字直流电法仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种井下数字直流电法仪用于探测矿井下超前探测及侧向探测地质 构造、顶底极断裂破碎带、目的层分层定厚、隔水层厚度、导水通道和评价含水层富水性的 装置，也用于其它工程地质构造及水文地质条件探测。
背景技术：
本专业技术人员知道，目前用于煤矿井下探查地质构造的专用仪器直流电法仪， 该仪器与计算机之间往往采用RS232方式通讯，这与新的计算机系统通信不兼容；核心芯 片采用51系列单片机，具有功耗大、存储容量小、处理速度慢等缺点；显示屏一般太小，观 察困难，并且需要外界灯光照明；按键操作不方便；仪器外壳笨重。

发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种与计算机系统采用USB通讯、且功耗低、处 理速度快的井下数字直流电法仪。为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案
本发明的特殊之处在于包括供电电极A和B、供电电极M和N、电池组、隔离升压电
路、限流电路、电流取样电路、V/F变换电路、STM32微控制器、A/D转换电路、前置放大与阻 抗变换电路；所述的电池组输出的直流电压经隔离升压电路产生的96V高压，再经限流电 路、电流取样电路最后通过供电电极A和B发射输出生成人工电场；感应电压信号通过供电 电极M和N输出到前置放大与阻抗变换电路，再经A/D转换电路转换成数字电压脉冲信号， 最后输出到STM32微控制器；所述的电流取样电路经V/F变换电路转换的供电电流输出到 STM32微控制器；所述的STM32微控制器将接收到的测量电压和供电电流数据处理后输出 到SD卡，SD卡内的数据通过usb通信电路输出到PC机。上述的供电电极A和B、供电电极M和N均采用铜电极。上述的A/D转换电路通过SPI串口与STM32微控制器连接。上述的STM32微控制器连接有键盘、显示器。与现有技术相比，本发明可以探测探测矿井下超前探测及侧向探测地质构造、顶 底极断裂破碎带、目的层分层定厚、隔水层厚度、导水通道和评价含水层富水性，与计算机 系统采用USB通讯、功耗低、处理速度快、界面采用大屏幕LED背光液晶显示屏、按键操作方 便、外壳轻巧。


图1为本发明的原理框图2是直流电法仪第一个实施例的施工布置图； 图3是直流电法仪第二个实施例的施工布置图；图4是直流电法仪第三个实施例的施工布置图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。参见图1，本发明包括供电电极A和B、供电电极M和N、电池组、隔离升压电路、限 流电路、电流取样电路、V/F变换电路、STM32微控制器、A/D转换电路、前置放大与阻抗变换 电路；所述的电池组输出的直流电压经隔离升压电路产生的96V高压，再经限流电路、电流 取样电路最后通过供电电极A和B发射输出生成人工电场；感应电压信号通过供电电极M 和N输出到前置放大与阻抗变换电路，再经A/D转换电路转换成数字电压脉冲信号，最后输 出到STM32微控制器；所述的电流取样电路经V/F变换电路转换的供电电流输出到STM32 微控制器；所述的STM32微控制器将接收到的测量电压和供电电流数据处理后输出到SD 卡，SD卡内的数据通过usb通信电路输出到PC机。供电电极A和B、供电电极M和N均采用铜电极。A/D转换电路通过SPI串口与STM32微控制器连接。STM32微控制器连接有键盘、显示器。参见图2，实施例1 三极超前探测实施例，本例的无穷远供电电极B固定在距离 掘进头3-5倍的勘探距离外，在巷道掘进头附近以一定间距布置供电电极A1、A2、A3 (即图 1中的发射输出A)，各供电电极间距为細，测量电极丽在巷道内按键头所示的方向以一定 的间隔移动，每移动一次测量电极MN，测量一次Al、A2、A3所对应的视电阻率值，依次移动 丽电极直到测量完所有测点。参见图3，实施例2 对称四极探测实施例，供电电极A、B和测量电极M、N的排列 如图3所示，一般MN/2与ΑΒΛ的间距比例为1 :4，移动方向如图3。每移动一次电极测量 一次视电阻率值，直到测量完为止。参见图4，实施例4 三极测深实施例，供电电极A、B和测量电极M、N的排列见图 4，只跑动A极，每次移动4米，移动方向如图4。镍氢电池组输出的直流电压经隔离升压电路产生96V的高压，再经限流电路、电 流取样电路发射输出，即通过A、B电极供入井下巷道周围岩层中建立全空间稳定的人工电 场；同时由32位的STM32处理器采集电流取样电路经V/F变换的供电电流；感应电压信号 通过M、N电极进入前置放大与阻抗变换电路，然后由M位々/1)转换器转换成数字电压脉冲 信号，由SPI串口送入微控制器中，由测得的接收电压和供电电流计算出视电阻率，如果测 试结果合理，将相关参数和电压、电流、视电阻率存入SD卡。显示器显示操作菜单、参数、测 量结果等。SD卡中的数据通过USB总线传送到PC机中，在PC机中完成数据的转换和成果 图的绘制。本发明功耗低、处理速度快、界面采用大屏幕LED背光液晶显示屏、按键操作方便 且与计算机系统采用USB通讯。
权利要求
1.一种井下数字直流电法仪，其特征在于包括供电电极A和B、供电电极M和N、电池 组、隔离升压电路、限流电路、电流取样电路、V/F变换电路、STM32微控制器、A/D转换电路、 前置放大与阻抗变换电路；所述的电池组输出的直流电压经隔离升压电路产生的96V高 压，再经限流电路、电流取样电路最后通过供电电极A和B发射输出生成人工电场；感应电 压信号通过供电电极M和N输出到前置放大与阻抗变换电路，再经A/D转换电路转换成数 字电压脉冲信号，最后输出到STM32微控制器；所述的电流取样电路经V/F变换电路转换的 供电电流输出到STM32微控制器；所述的STM32微控制器将接收到的测量电压和供电电流 数据处理后输出到SD卡，SD卡内的数据通过usb通信电路输出到PC机。
2.根据权利要求1所述的井下数字直流电法仪，其特征在于所述的供电电极A和B、 供电电极M和N均采用铜电极。
3.根据权利要求1或2所述的井下数字直流电法仪，其特征在于所述的A/D转换电 路通过SPI串口与STM32微控制器连接。
4.根据权利要求3所述的井下数字直流电法仪，其特征在于所述的STM32微控制器 连接有键盘、显示器。
全文摘要
本发明涉及一种井下数字直流电法仪。目前用于煤矿井下探查地质构造的专用仪器直流电法仪，该仪器与计算机之间往往采用RS232方式通讯，这与新的计算机系统通信不兼容；核心芯片采用51系列单片机，具有功耗大、存储容量小、处理速度慢等缺点；显示屏一般太小，观察困难，并且需要外界灯光照明；按键操作不方便；仪器外壳笨重。本发明包括包括供电电极A和B、供电电极M和N、电池组、隔离升压电路、限流电路、电流取样电路、V/F变换电路、STM32微控制器、A/D转换电路、前置放大与阻抗变换电路。本发明与计算机系统采用USB通讯、功耗低、处理速度快、界面采用大屏幕LED背光液晶显示屏、按键操作方便、外壳轻巧。
文档编号G01V3/18GK102087369SQ20101059619
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者宁殿艳, 张仲礼, 张冀冠, 王继矿 申请人:煤炭科学研究总院西安研究院