[发明专利]一种四维电阻率成像系统同步装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，涉及一种四维电阻率成像系统同步装置及方法。 

背景技术

电阻率成像技术的研究随着科学的发展和找矿的需要日臻完善，已从第一代发展到第四代。当前，电阻率采集系统以串行方式进行数据采集，数据传输与存储由主机完成，典型系统可分为集中式和分布式。第一至第三代电阻率成像仪器基本采用集中式，即将几十根电极通过多芯电缆连接到一个转换箱上，转换箱再根据需要选择电极进行测量。进入二十一世纪，出现了多通道的分布式高密度电阻率仪器。 

电阻率成像技术是自然地质灾害和地下污染物勘查的有效技术手段之一。但现有的二维和三维电阻率成像系统因同步管理电极数量少，难以在自然地质灾害预测和地下污染物勘查过程中提供及时、准确的地下目标体电性信息的变化，使电阻率法勘探在该领域发挥的作用受到限制。因此，开发能对地下目标体电性数据的实时、大面积、准确测量的四维电阻率成像技术已成为电阻率成像仪器的主要发展方向。 

传统电法仪器采用高精度恒温石英晶体振荡器提供高精度时钟，但在实际应用中受场地、距离等条件限制， 而且晶体振荡器会有时间累积误差， 而利用GPS的高精度时钟和秒脉冲信号，可以很好地解决时间同步问题，无时间累积误差，可以应用于四维电阻率采集系统中，使其成为自然地质灾害预测和地下污染物勘查的有效技术手段。 

发明内容

本发明的目的就是提供一种能满足四维电阻率成像系统中系统主机、发射机和电子子站实现同步的四维电阻率成像系统同步装置及方法。 

本发明四维电阻率成像系统，如图1所示，由主机、发射机、电测子站和智能电极组成。其中，主机通过电缆控制发射机的正向供高压电、停止供电和负向供高压电三种状态转换；主机通过CAN总线与各电测子站相连控制各电测子站采集和传输数据；发射机通过供电电缆与子站相连并连接到各智能电极上，主机通过电测子站的485总线控制各智能电极的供电电极和测量电极两种状态切换。整个系统的时序图如图5所示。 

本发明技术方案之一： 一种四维电阻率成像系统同步装置，包括系统主机同步装置、发射机同步装置和电测子站同步装置，所述系统主机同步装置为：主机GPS接收机U1的信号通过输出端两个引脚1、2号连接主机ARM7处理器U2的两个串行接口75、76号引脚，将UTC时间信息输入主机ARM7处理器U2；主机ARM7处理器U2的四个GPIO口4、5、6、8号引脚连接主机计数器U4的输入端四个引脚1、9、10、15号，主机计数器U4的四个输出引脚2、3、6、7号分别连接电测子站ARM7处理器U6的四个GPIO口23、25、32、33号引脚和发射机ARM7处理器U8的四个GPIO口23、25、32、33号引脚， 当主机计数器U4计数减到0时，则发出一个起始脉冲电平控制电测子站ARM7处理器U6、发射机ARM7处理器U8开始工作。通信模块U7的两个引脚3、4号连接主机ARM7处理器U2的两个引脚64、66号，通信模块U7的另两个引脚6、7号连接电测子站ARM7处理器U2的两个引脚64、66号，电测子站ARM7处理器U6和主机ARM7处理器U2之间通过通信模块U7实现数据传输。同时主机ARM7处理器U2通过GPIO口连接液晶屏U5、键盘U9等外设模块。 

优选：所述发射机同步装置，发射机ARM7处理器U8的两个引脚6、7号与主机ARM7处理器U2的两个引脚64、66号连接，发射机ARM7处理器U8接收到主机ARM7处理器U2传输的供电指令后，通过发射机GPS接收机U10输出端1、2号连接发射机ARM7处理器U8的两个串行接口75、76号引脚输入UTC时间信息，发射机ARM7处理器U8的四个GPIO口4、5、6、8号引脚连接发射机计数器U12输入端的四个引脚1、9、10、15号，发射机计数器U12的四个输出引脚2、3、6、7号一路连接主机ARM7处理器U2的四个GPIO口23、25、32、33号引脚，控制发射机处理器U8开始供电，另一路与正向高压模块U13和负向高压模块U14相连。根据预设的时间参数，实现正向供电、断电和反向供电之间的切换。