直流電法儀及供電電源智能控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直流電法儀及供電電源智能控制方法。該直流電法儀包括測量儀和為測量儀供電的供電電源。供電電源包括多個電池和與多個電池分別連接的多個控制開關，測量儀包括第一電位差測量組件和處理器，處理器分別與第一電位差測量組件和多個控制開關相連。第一電位差測量組件用于測量第一測量電極和第二測量電極之間的電位差，并發(fā)送至處理器。處理器用于判斷電位差是否超出預設電位差范圍，若超出范圍，處理器則向控制開關發(fā)出控制信號，以使各控制開關導通或者斷開，改變電池的接入個數(shù)，使第一測量電極和第二測量電極之間的電位差在預設電位差范圍內(nèi)。該直流電法儀能智能調節(jié)供電電源輸出電壓，提高了作業(yè)效率、數(shù)據(jù)質量及解釋精度。
【專利說明】
直流電法儀及供電電源智能控制方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及地礦勘測、工程物探技術領域，具體而言，涉及一種直流電法儀及供電 電源智能控制方法。
【背景技術】
[0002] 地殼是由不同的巖石、礦體和各種地質構造所組成，它們具有不同的導電性、導磁 性、介電性和電化學性質。根據(jù)這些性質及其空間分布規(guī)律和時間特性，人們可以推斷礦體 或地質構造的賦存狀態(tài)(形狀、大小、位置、產(chǎn)狀和埋藏深度)和物性參數(shù)等，從而達到勘探 的目的。直流電法勘探(包括常規(guī)電法和高密度電法)是以研究地殼中各類巖石、礦物等的 電阻率、極化率等的差異，利用人工電場空間和時間分布規(guī)律來解決地質問題或尋找有用 礦產(chǎn)的一類地球物理勘探方法。直流電法勘探廣泛應用于尋找金屬、非金屬礦床、勘查地下 水資源和能源、解決某些工程地質（鐵路、機場和公路勘查及橋梁選址等)及深部地質問題 等。
[0003] 直流電法勘查的基本原理是:通過供電電極A、B給地下供給電流Ιαβ，通過測量測量 電極Μ和測量電極Ν之間的電位差AU，從而結合裝置系數(shù)Κ就可以獲得測量點的視電阻率
或者通過測量電極Μ和測量電極Ν之間隨時間t緩慢衰減的純激電二次場電位差 AU2,計算視極化率
[0004] 目前，直流電法勘查(包含常規(guī)電法和高密度電法）設備在實際測量中，經(jīng)常遇到 小極距測量電極Μ和測量電極Ν采集電位差超量程或低于標準值(如鐵路工程勘查規(guī)范要求 電位差不得低于〇. 3mV的標準值，低于0.3mV則存在數(shù)據(jù)不穩(wěn)定性，需進行復測），遇到這種 情況，采取的方法有兩種:一是現(xiàn)場操作員手動調節(jié)直流供電電源電壓。二是軟件直接丟掉 該點數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)的缺失會影響數(shù)據(jù)質量和后續(xù)解釋的精確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種能智能調節(jié)供電電源輸出電壓的直流電法 儀，以及應用于直流電法儀的供電電源智能控制方法，以提高作業(yè)效率、數(shù)據(jù)質量，進而提 高解釋精度。
[0006] 本發(fā)明較佳實施例提供一種直流電法儀，包括測量儀和為所述測量儀供電的供電 電源，所述供電電源包括多個電池和與所述多個電池分別連接的多個控制開關，所述測量 儀包括第一電位差測量組件和處理器，所述處理器分別與所述第一電位差測量組件和所述 多個控制開關相連。
[0007] 所述第一電位差測量組件用于測量第一測量電極和第二測量電極之間的電位差， 并將所述電位差發(fā)送至所述處理器，所述處理器用于判斷所述電位差是否超出預設電位差 范圍，如果所述電位差超出所述預設電位差范圍，所述處理器則向所述控制開關發(fā)出控制 信號，以使各所述控制開關導通或者斷開，從而改變所述電池的接入個數(shù)，調整所述供電電 源的輸出電壓，使所述第一測量電極和第二測量電極之間的電位差在所述預設電位差范圍 內(nèi)。
[0008] 進一步地，所述控制開關包括繼電器和三極管，所述三極管的基極與所述處理器 相連、集電極與所述繼電器相連且發(fā)射極接地，所述繼電器與所述電池相連。所述處理器用 于，通過控制所述三極管的導通控制所述繼電器的斷開，通過控制所述三極管的截止控制 所述繼電器的閉合。
[0009] 進一步地，所述控制開關還包括二極管，所述二極管與所述繼電器反向并聯(lián)。
[0010] 進一步地，所述控制開關有八個，所述電池有八個，所述控制開關與所述電池一對 一連接。
[0011] 進一步地，所述電池為充電電池。
[0012] 進一步地，所述供電電源還包括充電保護電路，所述充電保護電路與所述電池相 連。
[0013] 進一步地，所述測量儀還包括用于與外接設備通信的通信組件。
[0014] 進一步地，所述直流電法儀還包括遠程監(jiān)控系統(tǒng)，所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)包括遠程監(jiān) 控端、中央服務器、以及連接遠程監(jiān)控端與中央服務器的傳輸單元。
[0015] 所述遠程監(jiān)控端用于監(jiān)控所述測量儀的運行狀態(tài)，所述中央服務器用于接收所述 遠程監(jiān)控端的監(jiān)控數(shù)據(jù)，并對所述測量儀的運行狀態(tài)進行控制，所述傳輸單元用于實現(xiàn)所 述遠程監(jiān)控端與所述中央服務器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0016] 進一步地，所述測量儀還包括用于測量輸入端電位差的第二電位差測量組件，所 述第二電位差測量組件與所述處理器相連。所述處理器還用于，在所述第二電位差測量組 件測量到的輸入端電位差超出所述測量儀的額定電壓時，向所述控制開關發(fā)出斷開信號， 調整所述供電電源的輸出電壓，使所述輸入端電位差在所述測量儀的額定電壓內(nèi)。
[0017] 本發(fā)明另一較佳實施例提供一種供電電源智能控制方法，應用于直流電法儀，所 述直流電法儀包括測量儀和為所述測量儀供電的供電電源，所述供電電源包括多個電池和 與所述多個電池分別連接的多個控制開關，所述測量儀包括第一電位差測量組件和處理 器，所述處理器分別與所述控制開關和電位差測量組件相連，所述方法包括：
[0018] 所述第一電位差測量組件測量第一測量電極和第二測量電極之間的電位差，并將 所述電位差發(fā)送至所述處理器；
[0019] 所述處理器判斷所述電位差是否超出預設電位差范圍，如果所述電位差超出所述 預設電位差范圍，則向所述控制開關發(fā)出控制信號；
[0020] 所述控制開關根據(jù)所述控制信號導通或者斷開，改變所述電池的接入個數(shù)，調整 所述供電電源的輸出電壓，使所述第一測量電極和第二測量電極之間的電位差在所述預設 電位差范圍內(nèi)。
[0021] 本發(fā)明提供的直流電法儀，通過設置處理器和控制開關等，智能（自動)控制供電 電源的輸出電壓，使測量電極采集電位差在量程范圍內(nèi)且不低于標準值，從而提高了作業(yè) 效率、數(shù)據(jù)質量，進而提高了解釋精度。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附 圖作簡單地介紹。應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對 范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這 些附圖獲得其他相關的附圖。
[0023] 圖1為本發(fā)明較佳實施例提供的一種直流電法儀的結構示意圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明較佳實施例提供的一種直流電法儀的另一結構示意圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明較佳實施例提供的控制開關的電路原理圖。
[0026] 圖4為本發(fā)明較佳實施例提供的另一種直流電法儀的結構示意圖。
[0027] 圖5為本發(fā)明較佳實施例提供的一種供電電源智能控制方法的流程圖。
[0028] 各附圖標記對應的名稱如下所示：
[0029] 500-直流電法儀；
[0030] 1-測量儀，11-第一電位差測量組件，12-處理器；
[0031] 13-第二電位差測量組件，14-通信組件，15-遠程監(jiān)控端；
[0032] 2-供電電源，21 -電池，22-控制開關；
[0033] 3-中央服務器。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。通 常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。 因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明 的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領域技術人員在沒有 做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0035] 應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一 個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
[0036]請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供一種直流電法儀500,包括測量儀1和為所述測量儀 供電的供電電源2。所述測量儀1包括第一電位差測量組件11和處理器12。所述供電電源2包 括多個電池21和與所述多個電池21分別連接的多個控制開關22(圖1中示例性地示出了一 個電池21與一個控制開關22)。所述處理器12分別與第一電位差測量組件11和所述多個控 制開關22相連。
[0037]所述第一電位差測量組件11用于測量第一測量電極和第二測量電極之間的電位 差。請參閱圖1和圖2,在本發(fā)明實施例的一種具體的實施方式中，所述第一測量電極為測量 電極M，所述第二測量電極為測量電極N。所述第一電位差測量組件11分別與測量電極Μ和測 量電極Ν和所述處理器12相連。所述第一電位差測量組件11測量測量電極Μ和測量電極Ν之 間的電位差，并將所述電位差發(fā)送至所述處理器12。
[0038] 所述處理器12用于判斷所述測量電極Μ和測量電極Ν之間的電位差是否超出預設 電位差范圍，即是否大于所述測量儀1的設計量程或者小于工作要求的標準值。如果所述電 位差超出所述預設電位差范圍，所述處理器12則向所述控制開關22發(fā)出控制信號。
[0039] 所述處理器12通過信號/電源接口與所述控制開關22相連。
[0040]各所述控制開關22根據(jù)所述控制信號導通或者斷開，從而改變所述電池21的接入 個數(shù)，調整所述供電電源2的輸出電壓，使所述測量電極Μ和測量電極N之間的電位差在所述 預設電位差范圍內(nèi)。所述控制開關22可以為繼電器或可控硅開關等?？蛇x地，在本實施例 里，所述控制開關22為繼電器開關。
[0041]在本實施例的一種具體的實施方式中，各個所述控制開關22的結構相同，請參閱 圖3,所述控制開關22包括繼電器K1、二極管D1和三極管T1。三極管T1可以是PNP型或NPN型 三極管?？蛇x地，在本實施例中，所述三極管T1為NPN型三極管。
[0042] 所述三極管T1的基極通過電阻R1與所述處理器12相連，用于接收處理器12輸出的 控制信號RELAY1。所述三極管T1的集電極與所述繼電器K1相連且發(fā)射極接地。所述繼電器 K1與電源信號VDD相連，以使用該電源信號VDD供電，VDD為所述處理器12輸出的電源信號。 所述繼電器K1的常閉觸點與電池 BT1相連。在本實施例中，所述電池 BT1是與所述控制開關 22相連的電池21。
[0043]所述二極管D1與所述繼電器K1反向并聯(lián)，連接于所述電源信號VDD以及三極管T1 的集電極之間。即，所述二極管D1的陽極與所述電源信號VDD連接、陰極與所述三極管T1的 集電極連接。所述處理器12發(fā)出的控制信號DELAY1控制所述三極管T1導通或截止。當所述 三極管T1由導通變?yōu)榻刂箷r，繼電器K1的銜鐵由吸合變?yōu)閿嚅_并產(chǎn)生高壓反向電動勢，會 對電路造成影響或破壞電路中的電子元件(三極管T1和繼電器K1等）。在繼電器K1兩端反向 并聯(lián)的二極管D1可用來消耗這個反向電動勢，保護電路中的電子元件(三極管T1和繼電器 K1等)免受破壞。
[0044] 通過上述設置，在實際測量時，當測量電極Μ和測量電極N之間的電位差超出所述 測量儀1設計量程后，所述處理器12輸出VDD電源信號和RELAY 1控制信號。RELAY1控制信號 為高電平控制信號，所述三極管T1導通，所述繼電器K1斷開，電池21不輸出電壓，所述供電 電源2輸出電壓減小，測量電極Μ和測量電極N之間的電位差也相應減小。當測量電極Μ和測 量電極Ν之間的電位差低于工作要求的標準值時，所述處理器12輸出VDD電源信號和RELAY1 控制信號。RELAY 1控制信號為低電平控制信號，所述三極管Τ1截止，所述繼電器Κ1閉合，電 池21輸出電壓，所述供電電源2輸出電壓增大，測量電極Μ和測量電極N之間的電位差也相應 增大。
[0045] 其中，控制開關22和電池21的數(shù)量可以靈活選擇，可選地，在本實施例中，所述控 制開關22有八個，所述電池21有八個，所述控制開關22與所述電池21-對一連接。所述八個 控制開關22均與處理器12連接，處理器12輸出八個控制信號控制所述八個控制開關22,繼 而控制輸出八個檔位的電壓。
[0046] 在進行測量時，處理器12的控制方式有多種。例如:如果所述電位差超出所述測量 儀1的設計量程，所述處理器12則向一個所述控制開關22輸出高電平控制信號和電源信號， 所述三極管Τ1導通，所述繼電器Κ1斷開，電池21不輸出電壓，所述供電電源2輸出電壓減小， 測量電極Μ和測量電極Ν之間的電位差也相應減小。若減小后的電位差仍然超出所述測量儀 1的設計量程，所述處理器12則向另一個所述控制開關22輸出高電平控制信號和電源信號， 再減小所述供電電源2輸出電壓，直到測量電極Μ和測量電極Ν之間的電位差在所述測量儀1 的設計量程內(nèi)。
[0047]如果所述電位差小于工作要求的標準值，所述處理器12則向一個所述控制開關22 輸出低電平控制信號和電源信號，所述三極管Τ1截止，所述繼電器Κ1閉合，電池21輸出電 壓，所述供電電源2輸出電壓增大，測量電極Μ和測量電極N之間的電位差也相應增大。若增 大后的電位差仍然小于工作要求的標準值，所述處理器12則向另一個所述控制開關22輸出 低電平控制信號和電源信號，再增大所述供電電源2輸出電壓，直到測量電極Μ和測量電極N 之間的電位差大于工作要求的標準值。
[0048] 應理解，處理器12還可以采用其他控制方式，例如，預先設定不同電位差范圍對應 的控制方式，控制方式包括控制控制開關22開啟或關閉，以及所控制的控制開關22數(shù)量，從 而實現(xiàn)快速管控。
[0049] 可選地，在本實施例中，一個所述電池 21提供67V的電壓輸出，所述八個電池 21串 接。則所述供電電源2最大能提供536V電壓，最小能提供67V電壓。
[0050] 可選地，在本實施例中，所述電池 21為充電電池。使用充電電池不僅減少了電子垃 圾，有利于保護環(huán)境，而且充電電池能夠多次利用，更加經(jīng)濟實惠?？蛇x地，在本實施例中， 所述電池 21為18650鋰電池串接而成。可選地，在本實施例中，所述供電電源2還包括充電保 護電路，所述充電保護電路與所述電池21相連。
[0051] 請參閱圖4,可選地，在本實施例中，所述測量儀1還包括用于測量輸入端電位差的 第二電位差測量組件13,所述第二電位差測量組件13與所述處理器12相連。在所述第二電 位差測量組件13測量到的輸入端電位差超出所述測量儀1的額定電壓時，所述處理器12向 至少一個所述控制開關22發(fā)出斷開信號，調整所述供電電源2的輸出電壓，使所述輸入端電 位差在測量儀1額定電壓內(nèi)。
[0052] 可選地，在本實施例中，所述測量儀1還包括用于與外接設備通信的通信組件14。 所述通信組件14包括WI F I和藍牙中的至少一種。
[0053] 可選地，在本實施例中，所述測量儀1還包括遠程監(jiān)控端15,所述遠程監(jiān)控端15設 置于所述測量儀的內(nèi)部。
[0054] 所述遠程監(jiān)控端15用于監(jiān)控所述測量儀1的運行狀態(tài)，并通過所述通信組件14傳 輸給中央服務器3。
[0055] 所述中央服務器3用于接收所述遠程監(jiān)控端15的監(jiān)控數(shù)據(jù)，并通過所述通信組件 14對所述測量儀1的運行狀態(tài)進行控制。所述中央服務器可以設置在電腦或者其他智能終 端上。
[0056] 因此，所述遠程監(jiān)控端15、中央服務器3以及通信組件14構成了遠程監(jiān)控系統(tǒng)。而 所述通信組件14也可以稱作是實現(xiàn)所述遠程監(jiān)控端15與所述中央服務器3之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)?傳輸單元。
[0057]請參閱圖5,本發(fā)明實施例還提供了一種供電電源智能控制方法，應用于上述直流 電法儀500,所述方法包括:步驟S101、步驟S102和步驟S103。
[0058]步驟S101，所述電位差測量組件11測量第一測量電極和第二測量電極之間的電位 差，并將所述電位差發(fā)送至所述處理器12。
[0059]步驟S102,所述處理器12判斷所述電位差11是否超出預設電位差范圍，如果所述 電位差超出所述預設電位差范圍，則向所述控制開關22發(fā)出控制信號。
[0060]步驟S103,所述控制開關22根據(jù)所述控制信號導通或者斷開，改變所述電池21的 接入個數(shù)，調整所述供電電源2的輸出電壓，使所述第一測量電極和第二測量電極之間的電 位差在所述預設電位差范圍內(nèi)。
[0061] 本發(fā)明提供的直流電法儀500,通過設置處理器12和控制開關22等，智能（自動)控 制供電電源2的輸出電壓，使測量電極采集電位差在量程范圍內(nèi)且不低于標準值，從而提高 了生產(chǎn)效率、數(shù)據(jù)質量，進而提高了解釋精度。
[0062]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語"設置"、"相 連"、"連接"應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接。可 以是機械連接，也可以是電性連接。可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以 是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在 本發(fā)明中的具體含義。
[0063] 在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，術語"上"、"下"、"內(nèi)"、"外"等指示的方位或 位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或 位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必 須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0064] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技 術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種直流電法儀，其特征在于，包括測量儀和為所述測量儀供電的供電電源，所述供 電電源包括多個電池和與所述多個電池分別連接的多個控制開關，所述測量儀包括第一電 位差測量組件和處理器，所述處理器分別與所述第一電位差測量組件和所述多個控制開關 相連； 所述第一電位差測量組件用于測量第一測量電極和第二測量電極之間的電位差，并將 所述電位差發(fā)送至所述處理器，所述處理器用于判斷所述電位差是否超出預設電位差范 圍，如果所述電位差超出所述預設電位差范圍，所述處理器則向所述控制開關發(fā)出控制信 號，以使各所述控制開關導通或者斷開，從而改變所述電池的接入個數(shù)，調整所述供電電源 的輸出電壓，使所述第一測量電極和第二測量電極之間的電位差在所述預設電位差范圍 內(nèi)。2. 根據(jù)權利要求1所述的直流電法儀，其特征在于，所述控制開關包括繼電器和三極 管，所述三極管的基極與所述處理器相連、集電極與所述繼電器相連且發(fā)射極接地，所述繼 電器與所述電池相連； 所述處理器用于，通過控制所述三極管的導通控制所述繼電器的斷開，通過控制所述 三極管的截止控制所述繼電器的閉合。3. 根據(jù)權利要求2所述的直流電法儀，其特征在于，所述控制開關還包括二極管，所述 二極管與所述繼電器反向并聯(lián)。4. 根據(jù)權利要求2所述的直流電法儀，其特征在于，所述控制開關有八個，所述電池有 八個，所述控制開關與所述電池一對一連接。5. 根據(jù)權利要求1所述的直流電法儀，其特征在于，所述電池為充電電池。6. 根據(jù)權利要求5所述的直流電法儀，其特征在于，所述供電電源還包括充電保護電 路，所述充電保護電路與所述電池相連。7. 根據(jù)權利要求1所述的直流電法儀，其特征在于，所述測量儀還包括用于與外接設備 通信的通信組件。8. 根據(jù)權利要求1所述的直流電法儀，其特征在于，所述直流電法儀還包括遠程監(jiān)控系 統(tǒng)，所述遠程監(jiān)控系統(tǒng)包括遠程監(jiān)控端、中央服務器、以及連接遠程監(jiān)控端與中央服務器的 傳輸單元； 所述遠程監(jiān)控端用于監(jiān)控所述測量儀的運行狀態(tài)，所述中央服務器用于接收所述遠程 監(jiān)控端的監(jiān)控數(shù)據(jù)，并對所述測量儀的運行狀態(tài)進行控制，所述傳輸單元用于實現(xiàn)所述遠 程監(jiān)控端與所述中央服務器之間的數(shù)據(jù)傳輸。9. 根據(jù)權利要求1所述的直流電法儀，其特征在于，所述測量儀還包括用于測量輸入端 電位差的第二電位差測量組件，所述第二電位差測量組件與所述處理器相連； 所述處理器還用于，在所述第二電位差測量組件測量到的輸入端電位差超出所述測量 儀的額定電壓時，向所述控制開關發(fā)出斷開信號，調整所述供電電源的輸出電壓，使所述輸 入端電位差在所述測量儀的額定電壓內(nèi)。10. -種供電電源智能控制方法，應用于直流電法儀，其特征在于，所述直流電法儀包 括測量儀和為所述測量儀供電的供電電源，所述供電電源包括多個電池和與所述多個電池 分別連接的多個控制開關，所述測量儀包括第一電位差測量組件和處理器，所述處理器分 別與所述控制開關和電位差測量組件相連，所述方法包括： 所述第一電位差測量組件測量第一測量電極和第二測量電極之間的電位差，并將所述 電位差發(fā)送至所述處理器； 所述處理器判斷所述電位差是否超出預設電位差范圍，如果所述電位差超出所述預設 電位差范圍，則向所述控制開關發(fā)出控制信號； 所述控制開關根據(jù)所述控制信號導通或者斷開，改變所述電池的接入個數(shù)，調整所述 供電電源的輸出電壓，使所述第一測量電極和第二測量電極之間的電位差在所述預設電位 差范圍內(nèi)。
【文檔編號】G01V3/04GK106026309SQ201610617938
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】張國華, 蔣興國, 黃凱, 周勇
【申請人】成都市天瑜科技有限公司