DM F-2微功率检测发射仪

2011-10-08廖水平李丽张富贵田应美龙祥忠张尧

地质装备 2011年4期

廖水平,李丽,张富贵,田应美,龙祥忠,张尧

(1.重庆地质仪器厂,重庆 400033;2.重庆大学通信工程学院,重庆 400044)

1 功能

DM F-2微功率检测发射仪 (图1)的设计主要有两个目的,第一作为我厂生产的DJS-8系列激电仪接收机的调试和维修使用 (同样也适合国内、外同类仪器),即检测功能;第二作为微功率发射机使用,既可以与DJS-8系列激电仪接收机配合使用,测试野外岩矿露头,也可以和标本架及DJS-8系列激电仪接收机配合使用,用于室内测试岩样。所以DM F-2微功率检测发射仪,实际上包含两个部分即检测部分和微功率发射部分。

图1 DM F-2微功率发射仪外观

2 微功率检测发射仪工作原理

微功率检测发射仪的基本线路组成:单片机控制电路,液晶显示器,时钟电路,功率开关控制电路,换向桥,电流表,高压输入电路,一次场信号形成网络,二次场信号形成网络等,如图2所示。

2.1 检测部分

图2 微功率检测发射仪工作原理框图

将八节一号干电池电压经过稳压、滤波、变成一组标准电压源再经过换向电路,形成正负交换电压信号,由一次场形成网路输出具有不同幅度的一次场电压信号,由极化率形成网路输出占空比为1∶1的阶梯波或放电衰减电压信号到M、N两端。其中输出一次场信号分三档值,即 10m V、100m V、300m V,输出视极化率分四档值,即0%(零极化)、3%、10%、衰减档,各种输出可根据需要由键盘输入。

2.2 发射机部分

功率开关控制电路,换向桥,电流表,高压输入电路,高压输入电路将输入的直流高压加在换向桥两端,换向桥另外两端接A、B供电接线柱。换向桥由4个大功率开关管组成,通过启动单片机工作程序向功率开关控制电路发送控制信号,控制换向桥的通断,从而在A、B两端形成占空比为1∶1正负方波电压输出信号。电流表分为两档,第一档＜2mA (用于微安量级电流信号,用于岩样测试),第二档＜200m A(用于野外岩矿露头勘查),其中输出正负方波电压信号幅度和方波宽度可根据需要由键盘输入。

2.3 公共电路部分

单片机控制电路、显示器、时钟电路、键盘,是作为检测部分和发射部分公共电路部分。单片机控制电路是整个仪器控制的核心部分,里面固化仪器的工作程序。

显示器:用来显示工作界面。

键盘:功能键用于完成各种操作,数字键用于输入各种参数。

时钟电路:由于重仪厂生产DJS-8系列微机激电仪接收机,有两种同步方式,第一种软件同步方式,依据判断接收信号波形状态,找接收和发送信号的同步沿;第二种是时钟同步方式,这种同步方式工作效率高,但对晶振精度要求很高。时钟同步方式的操作,首先要给微功率检测发射仪设置时钟时间:年/月/日,时:分:秒,然后与接收机同步授时,同步授时结束后,接收机显示“同步授时结束”,微功率检测发射仪显示:IN-PHASE FINISHED,表示同步授时结束。只有在同步授时结束后,微功率检测发射仪才可以使用其检测部分对接收机进行校验。将仪器的M、N端连接到接收机的输入端,各项参数设置好后,可按面板上的“启动”键,此时微功率检测发射仪输出与所设参数一致的一次场与极化率,操作接收机进入测量状态,测量结束后,接收机显示与微功率检测发射仪设置一致的一次场与极化率,如果不一致,则接收机需要重新调试。

作为微功率发射机使用时,也要与接收机同步授时后才能使用。采用第一种软件同步方式时,则不需要上述操作。

3 微功率检测发射仪的应用效果

微功率检测发射仪是FD IP系列激电接收机生产调试,仪器维修以及在野外标定仪器中必备的设备。下面简单介绍一下微功率检测发射仪发射部分测试岩样及露头测试的应用。

3.1 岩样测试

将经过24～48小时浸泡过的岩样晾干夹在样品架中,标本架是由一个固定架和瓷质方形不极化电极组成。固定架的作用是夹住待测标本,不极化电极渗透性能要适当。为了使不极化电极与标本接触良好,中间应由浸有硫酸铜溶液 (即饱和溶液)的脱脂棉或沙布垫平。

A、M极 (或B、N极)的连接方式如图3所示。

图3

把A、M和B、N用硫酸铜脱脂棉连通如图3,所测得的为体极化与面极化的总和。对于致密状的矿体非常适用,其它形状矿体也适用。

视电阻率的计算:

R=S×U/L×I

式中:S——岩样的横截面积,m2;

L——岩样的长度,m;

U——信号电压,V;

I——供电电流,A。

其中电压值U由接收机中读出,电流值I由微功率检测发射仪读出,视极化率由接收机直接读出。

微功率发射机的操作:将DM F-2微功率检测发射仪的输出端A、B与样品架的A、B电极对应连接起来,然后将微功率检测发射仪的检测与发射开关拨到“发射”方向,如果岩样电阻率低,将用于高压选择的拨轮开关“外”档选0,采用仪器电池电压作为高压,“内”档可选1、2、4、8,四个数字分别对应3V、6V、9V、12V电压;如果岩样电阻率高,将用于高压选择的拨轮开关“外”档选1,“内”档选0,外接电源作为供电高压。如果岩样电阻率高,将电流选择开关拨到小电流档(岩样电阻率高,电流一般在微安量级),反之拨到大电流档。

FD IP系列激电接收机 (国内外同类接收机)的输入端与样品架的M、N端对应连接 (也可用泥团法);接收机与微功率检测发射仪设置相同的供电时间 (可以设置4～8s),如果发现接收机一次场电压超过2V时,应该降低供电高压 (在接收机的输入电压小于2V时,应尽量提高供电高压)。岩样的测试在实际工作中应用效果很好。

3.2 露头测试

由于露头的一般情况下面积都比较小,所以我们可以采用近场源三极法 (A、M、N)或近场源四极法 (AM、BN)装置。近场源装置最大特点是由于它的供电电极距离测量电极比较近,所以供很小的电流可以获得很大的激电二次场信号,因而很适合微功率检测发射仪装备。使用微功率检测发射仪测试露头时,我们采用外高压、大电流(200mA)这种测试方法,其操作步骤如下:将检测发射开关打到发射方向,内外高压选择的拔轮“外”档选1,内“档选0,外接电源作为供电高压,”控制电流大小的拔动开关打到“大”方向上。露头测试在实际应用中取得较好找矿效果,显示了它轻便,快速,效率高和成本低等优点。