[发明专利]地球物理探测中负载参数的手动测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地球物理感性负载测量装置和测量方法，尤其是负载参数的 手动测量装置及测量方法。

背景技术

地球物理方法在地质探测中起到了重要作用，如核磁共振(Magnetic ResonanceSounding,MRS)地下探水、长偏移距瞬变电磁(LongOffset TransientElectromagneticMethod,LOTEM)地下低阻异常探测和可控音频 大地电磁(ControlledSourceAudio-frequencyMagneto-telluric,CSAMT) 探矿等。这些地球物理方法的激励方式分为磁性源激励和电性源激励，其中磁性 源激励的负载是线圈，主要是由电感和电阻串联组成，如图1所示；电性源激励 的负载是连接线和大地电极，主要由电阻与电容并联后再与电感串联组成，如图 2所示。由于连接线的作用，大地负载呈现感性，线圈负载也是感性负载，因此， 线圈和大地负载都可以看作是等效电感和等效电阻的串联，如图3所示。为了调 节或配置探测设备使其满足发射性能要求及确保系统正常稳定工作，在地质探测 设备工作之前，需要详细了解负载的参数。

CN103884920A公开了“手动扫描式电感测量仪及测量方法”，该方法通 过设置激发频率区间和间隔，手动改变激发频率不断发射，利用软件系统根据采 集的电流值绘制一个幅频图，根据最大值点对应的频率算出电感的精确值，虽然 该方法测量精度高及抗干扰能力强，但其测量过程繁琐、测量时间长且效率低； 另外，此方法只能测量负载的等效电感值，而不能测量负载的等效电阻。

CN102621397A公开了“一种电感测量仪”，该方法利用LC谐振电路测 量电感，在测量过程中使用信号发生器与电压表，致使成本高、测量仪体积大， 野外实验携带不方便等缺点，仅适合实验室使用。

另外，市场上也有很多国内外知名仪器测量公司研发的具有测量精度高、抗 干扰能力强的LCR测量仪，但这类LCR测量仪作为通用型号，用在地质探测中 负载特性测量具有成本高、体积大、携带不便等缺点。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的缺点，提供一种地球物理探测中负载 参数的手动测量装置；

本发明的另一目的是提供一种地球物理探测中负载参数的手动测量装置的 测量方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种地球物理探测中负载参数的手动测量装置，由采集系统1和PC2组成，

所述的采集系统1是由12V/24V蓄电池3经正弦波产生模块4、负载接口 5和电压电流取样模块6与电流幅值求取模块9连接，正弦波产生模块4经电 压电流取样模块6与电压幅值求取模块8连接，电压电流取样模块6与电压电 流相位差求取模块7连接构成。

正弦波产生模块4是由电压值调节模块10经DC-DC转换器14与数字电 压表11连接，DC-DC转换器14经DC-AC逆变电路15与过流保护电路16 连接，DC-AC逆变电路15经AC频率调节模块12与频率计13连接构成。

电压电流取样模块6是由负载端经电压采样电阻R1和R2分别与负载接口 5和电压取样输出端口17连接，负载端经电流采样电阻R3和电流采样输出端 口18连接构成。

电压电流相位差求取模块7是由电压过零比较电路19和电流过零比较电路 20分别经异或门电路21和定时器模块22与显示器23连接构成。

电压幅值求取模块8是由电压跟随器24经全桥整流电路25和低通滤波器 电路26与数字电压表27连接构成。

电流幅值求取模块9是由电压跟随器28经全桥整流电路29和低通滤波器 电路30与数字电压表(31)连接构成。

地球物理探测中负载参数的手动测量装置的测量方法，包括以下步骤：

a、通过电压调节模块10调节DC-DC转换器14的输出电压值，并通过数 字电压表11查看，调节到预期值为止；

b、通过AC频率调节模块12调节DC-AC逆变电路15输出正弦波的频率， 并通过频率计(13)查看，调节到预期值为止；

c、电压和频率调节完成后，断开12V/24V蓄电池3，将待测负载两端连 接到负载接口5；

d、负载接好后，启动电路测量；

e、采集系统1稳定工作后，读取显示器23、数字电压表27和数字电压表 31的值；