直流电法探测系统设计与实现

发布时间：2020-05-25 16:27

【摘要】：水资源短缺是全世界共同面对的难题,我国水资源短缺问题尤为突出,地下水勘探成为人们当前研究的重要课题。目前,我国电法勘探方法已经达到国际先进水平,然而目前从事该领域的技术研发人员较少,缺乏可靠有效的探测系统,探测准确率未达到理想效果。为了解决这个问题,本文基于直流电法找水原理研制了一种用于地面找水的直流电法探测系统,可用于水资源匮乏地区的地面找水工作。直流电法找水原理是通过供电电极向大地供入恒定电流,测量电极之间的电压会随着供电时间逐渐增大并趋于稳定的饱和值,当断开供电电流,测量电极之间的电压在断电瞬间很快下降,然后随时间缓慢下降,一段时间之后衰减到于零附近,采集并分析大地的充放电曲线,可以得到相关参数,从而探明地下水源,达到找水的目的。系统硬件主要包括恒流源、主机、.上位机、状态显示模块和外部电极。恒流源为供电回路提供激励。上位机发送指令至主机和状态显示模块,主机根据上位机指令控制电极切换和恒流源输出电流,状态显示模块根据上位机指令显示系统当前工作状态,外部电极分为供电电极、测量电极和参考电极。本文重点介绍了电极控制电路、电流测量电路、电压测量电路以及状态显示模块的设计,并对数据采集卡和电源模块进行了说明。软件方面,结合图形化编程软件LabVIEW和数学计算软件MATLAB二者的优点,通过混合编程开发了上位机软件,主要包括用户主界面以及数据采集与存储、接地电阻探测、信号滤波、参数计算和串口发送等重要功能。用户可以通过操作用户主界面进行参数设置,控制系统在不同方式的探测。数据采集功能中采用自动量程切换设计,提高测量准确度。接地电阻探测功能可以帮助用户快速准确地判断电极与大地接触是否良好。对多组实测数据进行频率分析,结合大地的充放电曲线特征和实际需求,采用低通滤波和小波去噪的方法,实现了信号滤波,在此基础上,根据自然电位、视电阻率和半衰时的计算方法,设计软件实现了参数的自动计算。软件还具有串口发送功能,能够控制状态显示模块实时显示系统当前工作状态。系统研制完成后,对系统进行了标定,然后搭建实验平台,进行了准确度实验和功能性实验,包括电压准确度实验、电流准确度实验、接地电阻实验、探测方式实验、自然电位和视电阻率实验以及半衰时实验,通过实验研究得到,系统准确度和功能均达到设计要求。
【图文】：

山东大学硕士学位论文（７）适于现场恶劣环境。系统应具备过压过流保护和较强的防震、防同时，，为便于携带，还应具有体积小、重量轻的特点。逡逑（８）可靠性和可维护性好。系统不仅能够长期可靠运行，还应便于日员进行性能优化和功能改进。逡逑系统总体构成及工作原理逡逑系统总体构成逡逑直流电法探测系统由恒流源、主机、上位机、状态显示模块和外部电极成。图２－１为直流电法探测系统总体构成框图。逡逑

逦山东大学硕士学位论文逦逡逑（１）恒流源。在实际探测时，恒流源作为激励源。恒流源根据给定的０．０１？２Ｖ逡逑控制信号，对应输出电流ｌ￣２００ｍＡ，且控制信号与输出电流大小之间呈线性关逡逑系，恒流源的输出电压为０￣２５０Ｖ。逡逑（２）主机。探测系统主机主要包括电极控制电路、电流测量电路、电压测逡逑量电路、高精度数据采集卡和电源模块。图２－２为主机核心部分框图。逡逑，逦｜逦控制信号逦逦逡逑逦逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV213.4;P631.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 康杰杰;赵广军;;论直流电法超前探测假异常的判定与剔除[J];技术与市场;2017年11期

2 孙煜哲;;导电纸模拟对解决直流电法正演问题的试验效果[J];四川建材;2013年03期

3 郑亚东;;工作面数字直流电法物探的应用[J];煤矿现代化;2006年05期

4 李尚军;;井下探放水中的直流电法应用探析[J];西部探矿工程;2014年11期

5 张玉池;直流电法在水文地质勘查中的应用研究[J];矿产与地质;1998年06期

6 周志强;;掘进工作面超前探测中直流电法的应用[J];煤炭科学技术;2011年S1期

7 T3鸿Q ;;直流电法n,定溶液导电度的

本文编号：2680423