[發明專利]一種圓形電極供電的地下異常體檢測裝置

在審

• 申請號: 201910778829.7
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN112415617A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 沈建國;錫振強
• 申請（專利權）人: 天津大學青島海洋技術研究院
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38;G01V3/08;G01V3/04;G01V3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種圓形電極供電的地下異常體檢測裝置，主要有供電系統、電壓采集系統、上位機控制系統、數據處理系統組成，該裝置采用圓形的供電電極，可以極大的增加供電電極與地面的接觸，從而可以使電場的分布更加的規律，清楚的看出電場的分布；采用兩種供電方式，如果只需要檢測是否具有異常體，可以只采用直流供電，根據穩定時的電場分布就可以找出異常體所在的大概位置，如果需要知道異常體的深度，異常體的具體大小和具體平面位置，就需要通入階躍信號，根據直流場和階躍信號產生的場進行綜合分析，精確地算出異常體的具體信息。

技術領域

本發明屬于建筑施工前進行異常體的探測和評估的專用儀器技術領域，尤其涉及一種圓形電極供電的地下異常體檢測裝置。

背景技術

本裝置是利用電阻率法進行異常體勘探的，電阻率法是以地層中的成分導電性不同為基礎，通過觀察和分析人工建立的地層中電場分布的規律，進而解決一系列地質問題的電法勘探方法?？梢杂脕硖綔y油層中的采空區，測定地下水的分布，以及建筑物地基的斷層。國內外利用電阻率法進行了堤壩滲漏探測，地下找水，隧道開挖前的地質探測，但是現在所用的電阻率法對小的異常體反應不夠靈敏， 數據分析相對復雜，采用了勢電阻率來代替代替真實電阻率，存在很大的誤差，并不能準確的反應出地質體的電阻率，其測量的結果受地表條件和氣候的因素比較大，造成測量結果存在很大的干擾。本裝置利用圓形電極供電，可以產生更加規范的電場，抗干擾能力強，對異常體的反應更加靈敏，計算速度快，能準確的確定異常體所在位置。

發明內容

針對現有技術存在的不足之處，本發明一種圓形電極供電的地下異常體檢測裝置，采用圓形的供電系統，使電場的分布更加規律化，可以更加清楚的查明異常體所在的位置，進而分析該地的巖性，地下水分布情況。

一種圓形電極供電的地下異常體檢測裝置，主要由四個子系統組成：供電系統、電壓采集系統、上位機控制系統、數據處理系統，系統的原理圖如圖1所示。

供電系統主要由一個棒狀電極、一個圓形電極以及電源組成，圓形電極形狀如圖2所示，圓形電極是由單芯銅導線剝皮后圍成大圓形制成的，電源可以用穩定的直流源給電極供電，也可以用發射電路板給電極供電，發射電路產生的階躍信號能更多的反應地層信息，圓形電極和棒狀電極可以作為正極或者負極。

電壓采集系統是由陣列電極、導線、采集電路板組成把陣列電極布置在圓形供電電極所在的區域中，按順序把陣列電極從左往右，從上到下編號，用導線把陣列電極的一端連到采集電路板的p口，把采集電路板所有的n口用跳線帽跳在一起，把供電電極的負極用導線連接到采集電路板的n口。采集電路板采用的是ads1274芯片，24位采集精度，誤差在微安級別，交流供電時采用的采樣頻率是1000Hz或4000Hz，直流供電時采樣頻率100Hz，每次采集1600個時刻的數據。

上位機控制系統主要作用是發送采集指令和對采集到電壓的接收，在上位機界面可以選擇每次采集的時間間隔、采集次數、串口的選擇，采集電路板收到指令后就開始采集1600個數據，然后通過usb轉串口數據線，把采集到的電壓信息傳到上位機，完成一次采集，然后等待下一次采集指令；同時上位機還簡單的繪制出各路電壓值隨時間的變化趨勢，并分別把不同路采集到的電壓值存到txt文件中，為進一步的處理做準備。

數據處理系統主要是對上位機控制系統接收到的電壓值進行處理，由于數據量太大，所以需要用專用的作圖軟件matlab對數據進行處理，其中主要包括對不同電極接收到的1600個數求取平均值，把不同位置的電位值組成一個矩陣，用matlab畫出不同時間的等高線圖，根據等高線分布異常點找出異常體所在的位置，并把改點的數據進行進一步的分析，找出異常體更精確地信息。