[发明专利]直流电法勘探中三维电阻率采集系统在线故障检测系统

说明书

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，涉及应用于资源与环境勘探技术领域中的直流电法勘探中三维电阻率采集系统在线故障检测系统。

背景技术

近年来，随着开采年限和开采量的增加，我国现有大型矿山的浅部资源已开采殆尽。如何在隐伏区、己知矿区和其外围寻找深部矿或盲矿将成为地质找矿工作的重点。由于三维电法勘探具有勘探深度大、分辨能力强和工作效率高等特点，在矿产勘探、地下水探测、工程勘察等领域得到广泛应用。

电法勘探迄今已有近200年的历史，电子技术的飞速发展促进了电法勘探仪器的不断推陈出新；同时计算机的应用也促进了解释水平的极大提高。上世纪八十年代以来，电法勘探开始进入二维时代。进入本世纪初，随着大规模集成电路的应用和计算速度的进一步提高，电法勘探已开始向三维方向发展。

电法勘探仪器第一至第三代产品采用集中式电极采集系统，而第四代高密度电法仪又称三维电阻率采集系统，它集计算机与电测仪于一体，不仅可以进行二维测量（二维CT），还可以进行三维测量（三维CT）。三维电阻率采集系统测量电极数量多，在256个以上；控制的数据采集子站多，在16个以上。主机和数据采集子站以CAN总线连接，数据采集子站和电极通过RS-485总线连接，可以看出三维电阻率采集系统是一个复杂的网络控制与测量系统，很容易出现故障。

利用三维电阻率采集系统进行野外勘探时，经常会由于天气或者环境恶劣而容易损坏，经常会遇到仪器需要检测的问题，需要尽快查出问题故障，从而对仪器进行检修，使其正常工作。而传统的检修方法是将怀疑被损坏的仪器搬运回实验室，利用示波器和信号发生器及其它辅助设备进行检测。由于三维电阻率采集系统设备数量多，电缆连线笨重，将其搬回实验室进行检测是一件非常消耗时间、人力、财力的事情，同时地球物理勘探是一个特殊的行业，三维电阻率采集系统工作的环境非常恶劣，因而对检修测试设备的要求也就非常高。它不仅要满足低功耗、体积小、易携带，还需要操作方便简单，功能齐全而且强大。然而在实际工作中一般的实验室测试仪器远远不能满足野外需求。目前还没有三维电阻率采集系统加装在线故障检测装置的资料。

信号发生器是应用在三维电阻率采集系统开发在线故障检测系统的一种重要信号源，几乎大部分的电压、电流等电参量测试都要用到它。任意信号发生器是信号源的一种，它具有信号源所有的特点，可以形成正弦波信号源、函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成信号源等。

研制任意信号发生器需要频率合成技术，该技术是指由一个或多个频率稳定度和精确度很高的参考信号源经过频率域的线性运算，产生具有同样稳定度和精确度的大量离散频率的过程。实现频率合成的电路叫频率合成器，直接数字频率合成 (DDS-Digital Direct Frequency Synthesis)是一种新颖的频率合成方法。随着科学技术的日益发展，这种频率合成方法也越来越体现出它的优越性来。DDS频率合成器具有以下优点：(1)频率分辨率高，输出频点多，可达2^N个频点；(2)频率切换速度快，可达μS数量级；(3)频率切换时相位连续；(4)可以输出宽带正弦信号；(5)输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；(6)可以产生任意波形；(7)全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻。

电子技术的日新月异为三维电阻率采集系统开发在线故障检测系统提供了可靠的硬件支持。ARM是业界领先的32位嵌入式RISC处理器，集成了各种总线和外设控制器，具有很高的性价比，而ARM的I/O口很丰富，足以满足其需求，同时还可以扩展多个外设。ARM处理器内部资源丰富，集成度很高，所以设计的仪器体积小，使用起来轻便灵活，同时减少了模块间的相互干扰， ARM处理器自带LCD控制器，有专门的LCD接口，扩展显示器件很方便，这样可以现场实时显示测量结果；ARM处理器集成了存储控制器，可以扩展多种类型的存储器。

发明内容

    本发明的目的就是提供一种分辨率极高、易于操作和控制、可靠性强的直流电法勘探中三维电阻率采集系统在线故障检测系统。

本发明的三维电阻率采集系统在线故障检测系统，包括函数信号发生器和信号检测装置，函数信号发生器是给电测子站输出不同波形及不同频率的检测信号，信号检测装置是实现对三维电阻率采集系统的检测功能。