專利名稱：天然電場選頻儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及一種在物探工作中在野外作業(yè)時用的天然電場選頻儀。
目前野外物探工作中常用的設(shè)備為電法儀器，如DDC-ZB直流電法儀器，該儀器測量參數(shù)為直流電流、電壓，再計算出視電阻率，該設(shè)備需直流電源(45V～450V)才能工作，而且體積大，配件多，笨重，從一個測點(diǎn)到下一個測點(diǎn)搬動很不方便，而且效率低，特別是在尋找一條隱形地質(zhì)構(gòu)造帶時效率更低，且勘探深度淺，不易于普及推廣使用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種新型的天然電場選頻儀，可有效地解決在物探工作中儀器難用、效率低的問題。
本實(shí)用新型的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)天然電場理論，本實(shí)用新型采用殼體內(nèi)裝由三極管、集成電路及電阻、電容構(gòu)成的電路，并由其控制面板上的各功能開關(guān)及旋鈕加以控制，以實(shí)現(xiàn)測量之目的，所說電路包括有輸入電路、一級放大電路、濾波電路、二階有源選頻放大電路、校準(zhǔn)放大電路、檢波電路及電源開關(guān)和檢測電路。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)新穎，使用方便，性能可靠，測量準(zhǔn)確，速度快，效率高，在勘測地質(zhì)體，特別是在尋找地下巖溶、裂隙、破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造時尤為適用，可解決傳統(tǒng)設(shè)備所不能解決的問題，其推廣應(yīng)用必將推動物探事業(yè)的發(fā)展。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)說明。


圖1為本實(shí)用新型的外部立體結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實(shí)用新型的電路圖。
由圖1、圖2所示，本實(shí)用新型其結(jié)構(gòu)是由箱體、箱蓋、控制面板及其箱體內(nèi)電路板上的電路構(gòu)成，控制面板2在箱體1的上口部箱蓋9的下面，控制面板2上依次裝有電源開關(guān)3、調(diào)零旋鈕4、調(diào)零測量開關(guān)5、輸入插孔6、濾波選擇開關(guān)7、電流表頭8、頻率選擇開關(guān)10及量程開關(guān)11，控制面板2 下面的箱體1內(nèi)裝有電路板及其上面的電路，其電路由輸入、一級放大、濾波、二階有源選頻放大、標(biāo)準(zhǔn)放大、絕對值檢查波和電原開關(guān)及檢測各部分電路構(gòu)成。
輸入電路由三極管BG1、開關(guān)K2、K4、電容C1、C2、C3、電容R1至R8構(gòu)成，采用低噪音的高輸入阻抗的場效應(yīng)管作為輸入，使信號有效輸入，以提高輸入級的輸入阻抗，源極輸出至放大集成電路IC1的同相端，三極管BG1的基極接電阻R2、電容C1，電容C2同開關(guān)K2相連，電阻R2另一端同電阻R1、R3及電容C2相連，三極管BG1的源極串聯(lián)電阻R4至R8、電容C2和開關(guān)K4，電容C3兩端接開關(guān)K4及電阻R9和放大集成電路IC1同相端(IC1采用CA314O)；
一級放大電路由放大集成電路IC1、可調(diào)電位器VR1、電容C4、C5、C6、電阻R9至R15構(gòu)成，用于將輸入的MN信號進(jìn)行放大(可放大約27dB)，并輸出至雙T濾波器(由電阻R16、電容C7構(gòu)成)并聯(lián)端。放大集成電路IC1反相端接電阻R11、R12，電阻R11經(jīng)電容C4接電阻R10，經(jīng)電阻R12接電容C7、電阻R16和IC1輸出端，電阻R10兩端一端同電容C4、IC1相連，另一端接電阻R1、R23、R29、R51及電容C31、穩(wěn)壓管DW2的共用端，IC1上還接有旁路電容C6、電阻R13、可調(diào)電位器VR1，可調(diào)電位器VR1經(jīng)電阻R15再接IC1、電阻R14、電容C5；濾波電路由電容C7、C8、C9、C10、電阻R16至R19構(gòu)成，以濾除50HZ、100HZ的工業(yè)信號的干擾，輸出至控制集成電路IC2 1/4的反相端，電容C7、C8和電阻R18相連，電阻R17兩端分別同電容C9、電阻R16和電容C8、C10相連，并經(jīng)電容C10接電阻R19；二級有源選頻放大電路由開關(guān)K3、控制集成電路IC1 1/4、可調(diào)電位器VR2、電容C11至C26、電阻R20至R27構(gòu)成，用以對天然電場的各種不同頻率的信號進(jìn)行有選擇地放大，并輸出至控制集成電路IC2 2/4的同相端。IC2 1/4的負(fù)端(反相端)上接有電阻R21、串聯(lián)電容C17至C22，并經(jīng)電阻R21接串聯(lián)電容C11至C16，開關(guān)K3一端接電阻R19、串聯(lián)電容C17至C22，另一端接電阻R20，電容C11至C16同IC2 1/4的輸出端及電容C26相連，IC2 1/4旁路電阻R22同電容C24、電阻R23相連，IC1 1/4上還有旁路電容C25、可調(diào)電位器VR2、電阻R26、電阻R25和電容C23，同相端經(jīng)電阻R24接公共地線；校準(zhǔn)放大電路由控制集成電路IC2 2/4、開關(guān)K3、電容C27至C30、電阻R28至R38構(gòu)成，用于對已選擇到的各種頻率信號進(jìn)行歸一放大(約歸一到1萬倍)，輸入至控制集成電路IC2 3/4的反相端。IC2 2/4的正端(+)接電阻R27、R28，經(jīng)電阻R27同IC2 1/4輸出端的電容C2相接通，負(fù)端(-)上接有并聯(lián)電阻R31至R36，再同開關(guān)K3相接，IC2 2/4輸出端經(jīng)電容C30同電阻R39相接，旁路電阻R30同電阻R29、電容C28相接，IC2 2/4上還接有電容C29及電阻R37、電容C27，輸出端經(jīng)電阻R28接電阻R31至R36；絕對值檢波電路由控制集成電路IC2 3/4、IC2 4/4、穩(wěn)壓二極管DW1、DW2、二級管D1、D2、電容C31、C32、C33、C35、C36、C37、電阻R39至R53、可調(diào)電位器VR3組成，用以將IC2 2/4輸出的交流信號變?yōu)橹绷餍盘?，輸出至表頭顯示。IC2 3/4經(jīng)二級管D1與電阻R45串聯(lián)后接IC24/4的負(fù)端(-)，
極管D2的負(fù)極接IC23/4的輸入端，正極接IC2 3/4的輸出端，IC24/4的輸出端經(jīng)電阻R50串聯(lián)電阻R41接電容C30，電阻R41、R50中端接電阻R45和IC2 4/4的負(fù)端(-)，IC2 3/4的正端(+)經(jīng)電阻R40接地線及其電容C32、穩(wěn)壓二極管DW1、IC2 3/4上還接有電容C33、電阻R43、R44，電阻R44及電容C34同開關(guān)K1相接，IC2 4/4的輸入正端(+)上接有電阻R46、R48，經(jīng)電阻R46接可調(diào)電位器VR3、電阻R47，經(jīng)電阻R48接電源E1、E2及表頭A、電容C37，輸出端電阻R52經(jīng)電阻R53接開關(guān)K1，電阻R51經(jīng)接電容C35后同電阻R54相接，IC2 3/4上接有旁路電容C33、電阻R43，IC2 4/4上接有旁路電容C36、電阻R49，電阻R42兩端接在電阻R39及電阻R45、二級管D1正極上；由電源E1、E2、表頭A、開關(guān)K1、電阻R44、R54、電容C34構(gòu)成電源開關(guān)及檢測電路用以電源的開、斷及檢測電源電壓是否在允許使用范圍。IC2 1/4、IC2 2/4、IC2 3/4、IC4 4/4構(gòu)成一整體集成電路，采用LM324集成塊，開關(guān)K1在位置1時關(guān)掉電源，K1旋在2時檢查儀器內(nèi)部電壓，K1在3時為儀器處于工作狀態(tài)(見圖2所示)調(diào)零旋鈕4用于調(diào)節(jié)表針指零，調(diào)零測量開關(guān)5用于調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使儀器指針指零，打至測量時，信號被送入儀器的輸入端，適當(dāng)改變量程，使儀器指針偏轉(zhuǎn)，讀取對應(yīng)值，輸入插孔6用于將信號輸入儀器，濾波選擇開關(guān)7開至下方時，可濾除50HZ干擾信號，打至上方時不起作用，電流表頭8為指針式表頭，用來顯示輸出信號的值，頻率選擇開關(guān)10，共有6個頻率可供選擇，量程開關(guān)11共有七個量程檔，每個量程為表頭的某偏度數(shù)值。
本實(shí)用新型是利用天然交變電磁場(由太陽風(fēng)及地磁干擾產(chǎn)生)作為工作場源，不用人工供電，故稱天然電場選頻儀，通過選頻儀對電場(電磁場中的電場分量)中各種不同頻率的電位差進(jìn)行準(zhǔn)確測量，對比一條剖面上電場大小的關(guān)系從而發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造異常，即地質(zhì)分界、斷層破碎帶、裂隙巖溶的位置及走向，從而為地質(zhì)填圖、確定機(jī)井井位提供可靠依據(jù)。本儀器測量時，其勘測深度由公式
來確定，其中
為視電阻率，單位為歐姆米，f為頻率，單位為HZ(赫茲)，h為深度，單位為米，由于工作中無法測得該復(fù)蓋層的視電阻率
，故h值不可知，但由公式可知，在
不變的情況下(對某一點(diǎn)或某一有限區(qū)域)勘測深度與f的平方根成反比，即在某一點(diǎn)通過不同頻率信號的測量可測到不同深度的電場信號。通過在同一條測線剖面上各點(diǎn)同一頻率信號電位差的大小對比，可提供地質(zhì)異常點(diǎn)的位置，多條平行剖面的異常點(diǎn)可指出異常帶的具體位置及走向，從而達(dá)到探知地質(zhì)體之目的。
由上述情況可知，本實(shí)用新型利用天然電磁作場源，不用人工供電，節(jié)能，輕便靈活，快速，精度高，應(yīng)用廣，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著，同直流電法儀器相比，特別是進(jìn)行大面積勘探尋找裂隙破碎帶，進(jìn)行地質(zhì)填圖更具有極大的優(yōu)越性，并為智能化方向發(fā)展開辟了新的途徑。
權(quán)利要求1.天然電場選頻儀，是由箱體、箱蓋、控制面板及其箱體內(nèi)電路板上的電路構(gòu)成，其特征在于控制面板(2)在箱體(1)的上口部箱蓋(9)的下面，控制面板(2)上依次裝有電源開關(guān)(3)、調(diào)零旋鈕(4)、調(diào)零測量開關(guān)(5)、輸入插孔(6)、濾波選擇開關(guān)(7)、電流表頭(8)、頻率選擇開關(guān)(10)及量程開關(guān)(11)，控制面板(2)下面的箱體內(nèi)裝有電路板及其上面的電路，其電路由輸入、一級放大、濾波、二階有源選頻放大、校準(zhǔn)放大、絕對值檢波和電源開關(guān)及檢測各部分電路構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然電場選頻儀，其特征在于輸入電路由三極BG1、開關(guān)K2、K4、電容C1、C2、C3、電阻R1至R8構(gòu)成，用低噪音的高輸入阻抗的場效應(yīng)作為輸入，源極輸出至放大集成電路IC1的同相端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然電場選頻儀，其特征在于一級放大電路是由放大集成電路IC1、可調(diào)電位器VR1、電容C4、C5、C6、電阻R9至R15構(gòu)成，將輸入的信號進(jìn)行放大，并輸出至雙T濾波器并聯(lián)端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然電場選頻儀，其特征在于濾波電路是由電容C7至C10、電阻R16至R19構(gòu)成，濾除50HZ、100HZ信號的干擾，輸出至控制集成電路IC21/4的反相端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然電場選頻儀，其特征在于二階有源選頻放大電路是由開關(guān)k3、控制集成電路IC1 1/4、可調(diào)電位器VR2、電容C11至C26、電阻R20至R27構(gòu)成，對天然電場的各種不同頻率的信號進(jìn)行有選擇性地放大，輸出至控制集成電路IC2 2/4的同相端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然電場選頻儀，其特征在于校準(zhǔn)放大電路是由控制集成電路IC2 2/4、開關(guān)K3、電容C27至C30、電阻R28至R38構(gòu)成，對已選擇到的各種頻率信號進(jìn)行歸一放大，輸入至控制集電路IC2 3/4的反相端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然電場選頻儀，其特征在于絕對值檢波電路是由控制集成電路IC2 3/4、IC2 4/4、穩(wěn)壓二極管DW1、DW2、二極管D1、D2、電容C31、C32、C33、C35、C36、C37、電阻R39至R53，可調(diào)電位器VR3構(gòu)成，將IC2 2/4輸出的交流信號變?yōu)橹绷餍盘?，輸出至表頭。
專利摘要本實(shí)用新型是一種在物探工作中在野外作業(yè)時用的天然電場選頻儀，是由箱體、箱蓋、控制面板及其箱體內(nèi)的電路構(gòu)成，控制面板上有各功能開關(guān)，旋鈕及表頭，其電路是由輸入、一級放大、濾波、二階有源選頻放大、校準(zhǔn)放大、絕對值檢波和電源開關(guān)及檢測各部分電路構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)新穎，簡單，使用方便，性能可靠，測量準(zhǔn)確，速度快，效率高，可解決傳統(tǒng)設(shè)備所不能解決的問題，推動物探事業(yè)發(fā)展。
文檔編號G01V3/30GK2354149SQ99237128
公開日1999年12月15日 申請日期1999年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月27日
發(fā)明者毛國安, 吳木林 申請人:毛國安