专利名称：一种高密度电法仪的电极转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高密度电法仪的转换装置，尤其涉及一种用于地球物理勘探 的高密度电法仪的分布式电极转换装置。
背景技术：
高密度电法系统中，传统的电极转换装置分为步进电机驱动机械触点式和译码继 电器式，这两种开关的主要问题是连接不灵活、机械触点接触可靠性差；现有的分布式电极 转换装置是由一根多芯电缆通过电极连接盒与电极连接，能覆盖整个所测剖面，工作时，根 据主机的命令，可选择A、B、M、N中的任意一个电极，电极的连接没有顺序限制，电极的数量 在理论上可无限扩展，但实际上，电极的数量受到工作电流、供电电压、传输距离等因素的 限制。01205376. 7专利申请“新型分布式高密度电法仪”介绍了一种电极转换方法。采 用多芯线电缆连接电极，电极数量可扩展，但没有控制信号反馈方式。需要提前为每个电极 控制器分配一个编号，需要严格按编号顺序布置电极，在测量中如果出现故障则需要人工 检查故障和位置，智能性差，操作复杂，耗时较多。从电路设计原理来看，不能实现较多电极 的长距离测量。200910066635. 0专利申请“一种高密度电法仪的增强型电极转换装置”介绍了一 种增强型分布式电极转换装置，每个电极控制器采用串行连接方式，电极之间进行互联，原 则上可无限扩展电极数量。其系统能自动为各电极控制器编号，自动检测故障及其位置。其 通信部分采用串行接口分步传输信号，使信号传输时间变长，随着传输距离的加长，信号逐 渐变弱并对信号产生一定的干扰，从而限制了电极数量；另外，只采用线性电源，静态电流 大，功耗大，对电缆的布线长度和探测测量范围有一定的限制。从整个设计来看，电极连接 耗时费力，信号传输慢，探测时间长，测量范围受限。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，尤其是提出了一种智能型分布 式电极转换装置。本实用新型采用的技术方案为—种高密度电法仪的电极转换装置，其包括电极控制器，所述电极控制器包括缓 冲接口和处理器，其中缓冲接口的上行数据输入端与电缆的TXDU线或者上级缓冲接口的TXDU端连接， 缓冲接口的上行数据输出端与下级缓冲接口的RXDD端连接；缓冲接口的下行数据输入端 与下级缓冲接口的TXDD端连接，缓冲接口的下行数据输出端与上级缓冲接口的RXDU端或 者电缆的RXDU线连接；处理器的RXD端与电缆的RXDU线或者缓冲接口的RXDU端连接，处理器的控制端 可通过输出控制信号控制缓冲接口的开闭状态。
3[0010]进一步地，所述电极转换装置包括至少一个单元电缆，所述至少一个单元电缆串 行连接至高密度电法仪主机，每个单元电缆连接有至少一个所述电极控制器。再进一步地，所述电极转换装置还包括电源模块，该电源模块的开关电源的输入 端外接工作电源，开关电源的输出端与线性电源的输入端相连，为电极控制器提供工作电 源。再进一步地，所述电极控制器还包括驱动电路，处理器的驱动信号通过继电器驱 动芯片驱动与电极连接的继电器，从而控制电极的工作状态。与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果是可全自动控制电极转换，同步 传输信号，无需中继可实现信号长距离传输，电极连接方便、灵活；电极扩展连接方便、省时 省力；信号传输耗时短、抗干扰能力强；电源模块静态电流小，功耗低。

图1为本实用型的一种高密度电法仪的智能型分布式电极转换装置结构图；图2为图1中电极转换装置的电路框图；图3为图1中电极转换装置的电源模块电路图；图4为图1中电极转换装置的缓冲接口电路图；图5为图1中电极转换装置的继电器驱动电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。图1中，主机通过主机接口连接器插头P同带有电极控制器的8芯电缆一端的连 接器插头S相连；P、S为8芯连接器的一对插头，对电极控制器发送指令信号，接收电极控 制器返回的应答信号。8芯电缆由数个(8个或8个以上)单元电缆通过两端的P、S连接 器互连构成，单元电缆的连接没有编号限制，每个单元电缆连接多个电极，电极之间串行连接。图2中，主机发送的指令信号通过电缆通信总线传送给缓冲接口电路和MCU单片 机，由单片机向继电器驱动电路发送驱动命令，完成继电器的驱动。图3中，开关电源MAX1836的两个输入端一个接+6V 24V电源，另一个接GND ； 输出端与线性电源TPS76933相连，转换电压，为电极控制器提供工作电源的+5V和+3. 3V。图4是电极转换装置的通信模块，包括MCU和缓冲接口部分。本实施例中，MCU采 用低功耗单片机，缓冲接口使用74HC132芯片。本实用新型不局限在仅仅使用74HC132，也 可使用其他的与非门电路。图4中，电极转换装置的缓冲接口的上行数据输入端与电缆的TXD U线或上级缓 冲接口的TXD U端连接，上行数据输出端与下级缓冲接口的RXDD端连接，完成主机(或上 级缓冲接口)发出的指令信号的传输；缓冲接口的下行数据输入端与下级缓冲接口的下行 数据输出端TXDD连接，下行数据输出端与上级缓冲接口的下行数据输入端RXDU连接，完成 应答信号的传输。同时，MCU的数据接收端RXD与缓冲接口的上行数据输入端相连，接收主 机或上级缓冲接口发送的信号。图4中，主机通过电缆的TXDU线向电极控制器传输信号。首先，为电极控制器分配地址。具体实施方案是(1)主机上电后，主机发出控制信号，MCU接收后通过C0MM_CTL端 控制74HC132，使所有的74HC132处于断开状态，中断信号的传输；(2)主机发送地址信号， 第一个电极控制器的MCU接收，为第一个电极控制器分配地址，同时，使74HC132处于闭合 状态，传输信号，电极控制器有地址后，不再接收其他的地址信号。(3)主机重新发送地址信 号，信号由第二个电极控制器的MCU接收，为第二个电极控制器分配地址，然后，使74HC132 处于闭合状态，传输信号，直到完成所有电机控制器的地址分配为止。其次，完成电极转换。
具体实施方式
是主机发出控制指令信号，所有的MCU同时接收。若指令是发送给第N个电 极控制器的，则第N的电极控制器的MCU由TXD端通过缓冲接口向主机发送一个应答信号， 并通过Y1、Y2、Y3、Y4这四个引脚向图5继电器驱动电路发送驱动信号，驱动继电器组中的 一个继电器J导通，使电缆的Α、B、Μ、N中的一条与电极G相连接；其他的MCU不执行任何 动作。图5是电极转换装置的继电器驱动电路图本实施例采用NUD3105芯片。本实用新 型不局限在仅仅使用NUD3105芯片驱动继电器，也可使用其他的专用继电器驱动芯片。图 4单片机的驱动信号经由四个NUD3105分别驱动ΚΙ、Κ2、Κ3、Κ4这四个继电器，使得8芯电 缆的Α、B、Μ、N的一条与电极G相连接。捋主机和电缆连接完毕后，先对装置进行通信测试，若有故障则报出故障位置，人 工加以修改；若各处连接无误，所有电极控制器正常工作后，由主机发送编号指令，依次为 各电极控制器分配地址，每个电极控制器都有地址后，进入探测阶段。应当指出的是，以上所揭露的仅为本实用新型的一种较佳实施例而已，当然不能 以此来限定本实用新型之权利范围，在不脱离本实用新型原理的前提下，本领域技术人员 还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种高密度电法仪的电极转换装置，其包括电极控制器，所述电极控制器包括缓冲接口和处理器，其特征在于缓冲接口的上行数据输入端与电缆的TXDU线或者上级缓冲接口的TXDU端连接，缓冲接口的上行数据输出端与下级缓冲接口的RXDD端连接；缓冲接口的下行数据输入端与下级缓冲接口的TXDD端连接，缓冲接口的下行数据输出端与上级缓冲接口的RXDU端或者电缆的RXDU线连接；处理器的RXD端与电缆的RXDU线或者缓冲接口的RXDU端连接，处理器的控制端可通过输出控制信号控制缓冲接口的开闭状态。
2.如权利要求1所述的电极转换装置，其特征在于，所述电极转换装置包括至少一个 单元电缆，所述至少一个单元电缆串行连接至高密度电法仪主机，每个单元电缆连接有至 少一个所述电极控制器。
3.如权利要求2所述的电极转换装置，其特征在于，所述电极转换装置还包括电源模 块，该电源模块的开关电源的输入端外接工作电源，开关电源的输出端与线性电源的输入 端相连，为电极控制器提供工作电源。
4.如权利要求3所述的电极转换装置，其特征在于，所述电极控制器还包括驱动电路， 处理器的驱动信号通过继电器驱动芯片驱动与电极连接的继电器，从而控制电极的工作状 态。专利摘要本实用新型涉及一种高密度电法仪的分布式电极转换装置，应用于地球物理高密度电法仪勘探领域。本实用新型的电极转换装置应用高密度电法原理，由多个单元电缆通过连接器串行连接至高密度电法仪主机，每个单元电缆连接有多个电极控制器以及按电法勘探方法要求与大地连接的电极。本实用新型电极转换装置可实现同步传输信号，全自动控制电极转换，具有电极自检功能，可靠性高；电缆连接、拆卸灵活方便，是一款测量精度高、使用方便、重量轻、探测用时少的新型电极转换装置。
文档编号G01V3/00GK201654249SQ201020188300
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者张巍, 李永军 申请人:北京华安奥特科技有限公司;华北科技学院