能接收磁電信號的高密度電法儀及測量方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種地球物理勘探設備，尤其是一種可接收磁電信號的高密度電法儀器。
【背景技術】
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[0002]電法勘探儀器被廣泛應用于找水，找礦，地下管線探測以及工程質檢等方面，在方法理論，方法技術上都形成了比較成熟的體系。電法勘探主要有直流電法，交流電法和電磁法三大部分。分別隸屬于時間域，頻率域和交變電磁法。每一種電法勘探分支中又產生了許多不同的測量儀器，分別針對不同的勘探目的采用不同的測量方法。近幾十年新興的高密度電法儀器發(fā)展尤為迅速，與其相關的研究都在推陳出新。高密度電法測量起源于上世紀七八十年代的英國和日本，該方法目前主要是在直流電法的基礎上結合了計算機技術中的程控技術和磁盤存儲技術而衍生出的一種新的地電勘探方法，屬于直流電法的一個分支。它比較傳統(tǒng)直流電法中的人工跑極和手動完成測量的工作方式有了很大進步，它將傳統(tǒng)的分步布極手動測量的模式改為一次性布極，并在程序的控制下一次性完成測量工作。相比傳統(tǒng)的電阻率法，其特點是設置較大的測點密度、自動實現(xiàn)多種電極排列和參數(shù)測量，是集電測深和電剖面發(fā)與一體的多裝置、多極距的組合勘探方法。觀測結果可以表示成二維斷面圖的形式，可精確反映地電斷面沿測線和深度的變化。由于該方法是在程序控制下完成整個測量過程，加之電極極間距小便使得最終的擬地電斷面圖分辨率高。由于反映地質信息豐富、直觀、資料處理與解釋簡單，在電性不均勻的地質體探測中效果顯著。而作為高效便捷的勘探手段，高密度電法已經在工程地質勘察、水利水電工程、金屬與分金屬礦產探測、地質構造、考古及災害地質等諸多領域得到了廣泛作用，取得了良好的地質效果和社會經濟效益。但是在我們近幾年的應用實踐也明顯感到了它的不足之處。
[0003]CN 102520449B公開了一種“增強型電極轉換裝置”，能夠采集任意隨機編碼波形，三通道24位高速A/D同步轉換電路同步采集三通道的模擬信號，曾加測量AB電極電壓的采集通道，提高了發(fā)射機發(fā)射任意隨機編碼波形的靈活性，提高了數(shù)據(jù)分析處理的精度，增設ABMN電極采集通道的接口，可以靈活設置，組合各種電法采集方法和加深在有限空間內的探測深度。但是在特殊復雜的地理條件下，電極MN無法置于地下，直接導致電極無法正常供電，致使高密度電法儀無法正常工作。
[0004]CN 103837898 A公開了一種“高密度電法近端偶極電磁測量方法”使得高密度電法能夠進行大深度探測，彌補了電磁法在淺部勘探精度的不足；一次布極程控連續(xù)接收，無需人工跑極；以偽隨機信號或高斯白噪聲為基礎混頻整形信號為發(fā)射源，加之混頻編碼發(fā)射，極大地提高了高密度電法勘探的多樣性和對場地的適應性。該專利提出了一種高密度電法的電磁勘探方法，但只是闡述了具體實施方法，沒有說明磁場的測量手段及方式。
[0005]2008年5月吉林大學碩士論文“基于磁敏電阻的磁力計設計”提出了基于各向異性磁敏電阻的磁力計設計方案，能夠對磁場進行三維測量，具有組成簡單、體積小巧、成本較低、安全可靠等特點。但是，該設計方案只是簡單的測量三分量磁場，而對具體的實際應用很少考慮，也未見三分量磁場在高密度電法應用的文獻報道。
[0006]2010年6月吉林大學碩士論文“大深度三維高密度電阻率發(fā)接收裝置的研制與實驗”雖然降低了高密度電法儀器的接收系統(tǒng)的噪聲、縮小了體積、節(jié)省了功耗、加大了探測深度，但是在工程地質施工過程中存在較難或不能打入電極的情況，如在堅硬的馬路上、裸露在地表的巖石區(qū)，仍不能充分發(fā)揮其作用。
[0007]目前新型的高密度電法儀器的測量精度得到了很大提高，主要體現(xiàn)在A/D精度的提高，并采用了分檔供電的供電技術，采用分式高密大線使得理論上的高密大線可以“無限長”，但分布式高密度大線是耗電器件，即使在大線間加入附加電源，其長度也是有限的。利用在主機上加入分機的辦法以及不同頻率供電的方式使高密電法可以進行實時三維測量。雙電極發(fā)明使直流高密度電法無法進行激發(fā)極化測量或為歷史。引進了頻率測量方式使高密度電法可以得到諸如復電阻率和百分頻率效應等參數(shù)。
[0008]上述高密度電法測量系統(tǒng)雖然比較完善，但高密電法勘探是一個實用性很強的工作，它的基本要求是發(fā)現(xiàn)異常的能力及能在多大深度上發(fā)現(xiàn)異常的能力和可靠程度，緊靠增加大線的長深以及提高儀器的探測精度是不能很好的滿足上述基本要求的。

【發(fā)明內容】

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[0009]本發(fā)明的目的就在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種能接收磁電信號的高密度電法儀；
[0010]本發(fā)明的目的是提供一種能接收磁電信號的高密度電法儀的測量方法。
[0011]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0012]—種可接收磁電信號的高密度電法儀，是由上位機I經USB接口 2、主控制器4、六通道24位高速A/D同步轉換電路6和電極AB電壓采集調理電路7與高密度電法發(fā)射機3連接，主控制器4與高速FIF05連接，高密度電法發(fā)射機3經電極AB電流采集調理電路8與六通道24位高速A/D同步轉換電路6連接，高密度電法發(fā)射機3經磁電轉換開關A、電極麗調理電路9與六通道24位高速A/D同步轉換電路6連接，或選擇經X軸調理電路10與六通道24位高速A/D同步轉換電路6連接；高密度電法發(fā)射機3經磁電轉換開關B、電極麗調理電路9與六通道24位高速A/D同步轉換電路6連接，或選擇經Y軸調理電路11與六通道24位高速A/D同步轉換電路6連接；高密度電法發(fā)射機3經磁電轉換開關C和Z軸調理電路12與六通道24位高速A/D同步轉換電路6連接；高密度電法發(fā)射機3經ABMN電極接口 14分別與A電極15、B電極16、M電極17、N電極18連接，高密度電法發(fā)射機3通過高密度大線串接從機接口 1、從機接口 2……從機接口 n，從機接口 I分別與金屬電極19-1和磁電極20-1連接，從機接口 2分別與金屬電極19-2和磁電極20-2連接，從機接口 3分別與金屬電極19-3和磁電極20-3連接，從機接口 η分別與金屬電極19_η和磁電極20_η連接構成。
[0013]電極AB電壓采集調理電路7是由電阻分壓電路經保護電路與抗混疊濾波電路連接構成。
[0014]電極AB電流采集調理電路8是由采樣電阻經保護電路、50Hz陷波電路和程控放大器與抗混疊濾波電路連接構成。
[0015]電極麗電壓采集調理電路9是由電阻及電壓測量切換開關經保護電路、50Hz陷波電路、加法器和程控放大器與抗混疊濾波電路連接，自然電位補償電路與加法器連接構成。
[0016]電極麗調理電路、X軸調理電路10、Y軸調理電路11、Z軸調理電路12均是由X、Y、Z三軸磁阻傳感器經差分放大電路和濾波電路與保護電路連接構成。
[0017]六通道24位高速A/D同步轉換電路6是由數(shù)據(jù)總線經A/D模數(shù)轉換芯片I連接電極AB電壓，經A/D模數(shù)轉換芯片II連接電極AB電流，經A/D模數(shù)轉換芯片III連接電極麗電壓，經A/D模數(shù)轉換芯片IV連接Hx，經A/D模數(shù)轉換芯片V連接Hy，經A/D模數(shù)轉換芯片VI連接Hz構成。
[0018]可接收磁電信號的高密度電法儀的測量方法，包括以下步驟:
[0019]a、在測區(qū)布設高密度大線，按勘探要求設計極距，測點在土地上釘金屬電極，測點在水泥馬路或裸露的巖石上用橡皮泥耦合磁電極；
[0020]b、將布設好的金屬電極和磁電極與高密度大線連接，并與高密度電法儀接通；
[0021]c、開啟高密度電法儀，檢查布設的所有電極與大地耦合情況；
[0022]d、高密度電法儀通過高密度大線兩端的金屬電極A和B向大地供電；
[0023]e、電極Μ和電極N接收大地電流信號；磁電極接收磁信號，通過磁電極內設的轉換電路將接收到的磁信號轉為電信號后與金屬電極接收到的電信號一并通過高密度大線傳給高密度電法儀，并存儲；
[0024]f、通過高密度電法儀上