天然電場選頻儀的製作方法
2023-05-25 02:50:11 1
專利名稱：天然電場選頻儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是涉及一種在物探工作中在野外作業時用的天然電場選頻儀。
目前野外物探工作中常用的設備為電法儀器，如DDC-ZB直流電法儀器，該儀器測量參數為直流電流、電壓，再計算出視電阻率，該設備需直流電源(45V～450V)才能工作，而且體積大，配件多，笨重，從一個測點到下一個測點搬動很不方便，而且效率低，特別是在尋找一條隱形地質構造帶時效率更低，且勘探深度淺，不易於普及推廣使用。
本實用新型的目的是提供一種新型的天然電場選頻儀，可有效地解決在物探工作中儀器難用、效率低的問題。
本實用新型的目的是這樣來實現的，根據天然電場理論，本實用新型採用殼體內裝由三極體、集成電路及電阻、電容構成的電路，並由其控制面板上的各功能開關及旋鈕加以控制，以實現測量之目的，所說電路包括有輸入電路、一級放大電路、濾波電路、二階有源選頻放大電路、校準放大電路、檢波電路及電源開關和檢測電路。
本實用新型結構新穎，使用方便，性能可靠，測量準確，速度快，效率高，在勘測地質體，特別是在尋找地下巖溶、裂隙、破碎帶等地質構造時尤為適用，可解決傳統設備所不能解決的問題，其推廣應用必將推動物探事業的發展。
以下結合附圖對本實用新型的結構作詳細說明。
圖1為本實用新型的外部立體結構圖。
圖2為本實用新型的電路圖。
由圖1、圖2所示，本實用新型其結構是由箱體、箱蓋、控制面板及其箱體內電路板上的電路構成，控制面板2在箱體1的上口部箱蓋9的下面，控制面板2上依次裝有電源開關3、調零旋鈕4、調零測量開關5、輸入插孔6、濾波選擇開關7、電流表頭8、頻率選擇開關10及量程開關11，控制面板2 下面的箱體1內裝有電路板及其上面的電路，其電路由輸入、一級放大、濾波、二階有源選頻放大、標準放大、絕對值檢查波和電原開關及檢測各部分電路構成。
輸入電路由三極體BG1、開關K2、K4、電容C1、C2、C3、電容R1至R8構成，採用低噪音的高輸入阻抗的場效應管作為輸入，使信號有效輸入，以提高輸入級的輸入阻抗，源極輸出至放大集成電路IC1的同相端，三極體BG1的基極接電阻R2、電容C1，電容C2同開關K2相連，電阻R2另一端同電阻R1、R3及電容C2相連，三極體BG1的源極串聯電阻R4至R8、電容C2和開關K4，電容C3兩端接開關K4及電阻R9和放大集成電路IC1同相端(IC1採用CA314O)；
一級放大電路由放大集成電路IC1、可調電位器VR1、電容C4、C5、C6、電阻R9至R15構成，用於將輸入的MN信號進行放大(可放大約27dB)，並輸出至雙T濾波器(由電阻R16、電容C7構成)並聯端。放大集成電路IC1反相端接電阻R11、R12，電阻R11經電容C4接電阻R10，經電阻R12接電容C7、電阻R16和IC1輸出端，電阻R10兩端一端同電容C4、IC1相連，另一端接電阻R1、R23、R29、R51及電容C31、穩壓管DW2的共用端，IC1上還接有旁路電容C6、電阻R13、可調電位器VR1，可調電位器VR1經電阻R15再接IC1、電阻R14、電容C5；濾波電路由電容C7、C8、C9、C10、電阻R16至R19構成，以濾除50HZ、100HZ的工業信號的幹擾，輸出至控制集成電路IC2 1/4的反相端，電容C7、C8和電阻R18相連，電阻R17兩端分別同電容C9、電阻R16和電容C8、C10相連，並經電容C10接電阻R19；二級有源選頻放大電路由開關K3、控制集成電路IC1 1/4、可調電位器VR2、電容C11至C26、電阻R20至R27構成，用以對天然電場的各種不同頻率的信號進行有選擇地放大，並輸出至控制集成電路IC2 2/4的同相端。IC2 1/4的負端(反相端)上接有電阻R21、串聯電容C17至C22，並經電阻R21接串聯電容C11至C16，開關K3一端接電阻R19、串聯電容C17至C22，另一端接電阻R20，電容C11至C16同IC2 1/4的輸出端及電容C26相連，IC2 1/4旁路電阻R22同電容C24、電阻R23相連，IC1 1/4上還有旁路電容C25、可調電位器VR2、電阻R26、電阻R25和電容C23，同相端經電阻R24接公共地線；校準放大電路由控制集成電路IC2 2/4、開關K3、電容C27至C30、電阻R28至R38構成，用於對已選擇到的各種頻率信號進行歸一放大(約歸一到1萬倍)，輸入至控制集成電路IC2 3/4的反相端。IC2 2/4的正端(+)接電阻R27、R28，經電阻R27同IC2 1/4輸出端的電容C2相接通，負端(-)上接有並聯電阻R31至R36，再同開關K3相接，IC2 2/4輸出端經電容C30同電阻R39相接，旁路電阻R30同電阻R29、電容C28相接，IC2 2/4上還接有電容C29及電阻R37、電容C27，輸出端經電阻R28接電阻R31至R36；絕對值檢波電路由控制集成電路IC2 3/4、IC2 4/4、穩壓二極體DW1、DW2、二級管D1、D2、電容C31、C32、C33、C35、C36、C37、電阻R39至R53、可調電位器VR3組成，用以將IC2 2/4輸出的交流信號變為直流信號，輸出至表頭顯示。IC2 3/4經二級管D1與電阻R45串聯後接IC24/4的負端(-)，
極管D2的負極接IC23/4的輸入端，正極接IC2 3/4的輸出端，IC24/4的輸出端經電阻R50串聯電阻R41接電容C30，電阻R41、R50中端接電阻R45和IC2 4/4的負端(-)，IC2 3/4的正端(+)經電阻R40接地線及其電容C32、穩壓二極體DW1、IC2 3/4上還接有電容C33、電阻R43、R44，電阻R44及電容C34同開關K1相接，IC2 4/4的輸入正端(+)上接有電阻R46、R48，經電阻R46接可調電位器VR3、電阻R47，經電阻R48接電源E1、E2及表頭A、電容C37，輸出端電阻R52經電阻R53接開關K1，電阻R51經接電容C35後同電阻R54相接，IC2 3/4上接有旁路電容C33、電阻R43，IC2 4/4上接有旁路電容C36、電阻R49，電阻R42兩端接在電阻R39及電阻R45、二級管D1正極上；由電源E1、E2、表頭A、開關K1、電阻R44、R54、電容C34構成電源開關及檢測電路用以電源的開、斷及檢測電源電壓是否在允許使用範圍。IC2 1/4、IC2 2/4、IC2 3/4、IC4 4/4構成一整體集成電路，採用LM324集成塊，開關K1在位置1時關掉電源，K1旋在2時檢查儀器內部電壓，K1在3時為儀器處於工作狀態(見圖2所示)調零旋鈕4用於調節錶針指零，調零測量開關5用於調節調零電位器使儀器指針指零，打至測量時，信號被送入儀器的輸入端，適當改變量程，使儀器指針偏轉，讀取對應值，輸入插孔6用於將信號輸入儀器，濾波選擇開關7開至下方時，可濾除50HZ幹擾信號，打至上方時不起作用，電流表頭8為指針式表頭，用來顯示輸出信號的值，頻率選擇開關10，共有6個頻率可供選擇，量程開關11共有七個量程檔，每個量程為表頭的某偏度數值。
本實用新型是利用天然交變電磁場(由太陽風及地磁幹擾產生)作為工作場源，不用人工供電，故稱天然電場選頻儀，通過選頻儀對電場(電磁場中的電場分量)中各種不同頻率的電位差進行準確測量，對比一條剖面上電場大小的關係從而發現地質構造異常，即地質分界、斷層破碎帶、裂隙巖溶的位置及走向，從而為地質填圖、確定機井井位提供可靠依據。本儀器測量時，其勘測深度由公式
來確定，其中
為視電阻率，單位為歐姆米，f為頻率，單位為HZ(赫茲)，h為深度，單位為米，由於工作中無法測得該復蓋層的視電阻率
，故h值不可知，但由公式可知，在
不變的情況下(對某一點或某一有限區域)勘測深度與f的平方根成反比，即在某一點通過不同頻率信號的測量可測到不同深度的電場信號。通過在同一條測線剖面上各點同一頻率信號電位差的大小對比，可提供地質異常點的位置，多條平行剖面的異常點可指出異常帶的具體位置及走向，從而達到探知地質體之目的。
由上述情況可知，本實用新型利用天然電磁作場源，不用人工供電，節能，輕便靈活，快速，精度高，應用廣，經濟和社會效益顯著，同直流電法儀器相比，特別是進行大面積勘探尋找裂隙破碎帶，進行地質填圖更具有極大的優越性，並為智能化方向發展開闢了新的途徑。
權利要求1.天然電場選頻儀，是由箱體、箱蓋、控制面板及其箱體內電路板上的電路構成，其特徵在於控制面板(2)在箱體(1)的上口部箱蓋(9)的下面，控制面板(2)上依次裝有電源開關(3)、調零旋鈕(4)、調零測量開關(5)、輸入插孔(6)、濾波選擇開關(7)、電流表頭(8)、頻率選擇開關(10)及量程開關(11)，控制面板(2)下面的箱體內裝有電路板及其上面的電路，其電路由輸入、一級放大、濾波、二階有源選頻放大、校準放大、絕對值檢波和電源開關及檢測各部分電路構成。
2.根據權利要求1所述的天然電場選頻儀，其特徵在於輸入電路由三極BG1、開關K2、K4、電容C1、C2、C3、電阻R1至R8構成，用低噪音的高輸入阻抗的場效應作為輸入，源極輸出至放大集成電路IC1的同相端。
3.根據權利要求1所述的天然電場選頻儀，其特徵在於一級放大電路是由放大集成電路IC1、可調電位器VR1、電容C4、C5、C6、電阻R9至R15構成，將輸入的信號進行放大，並輸出至雙T濾波器並聯端。
4.根據權利要求1所述的天然電場選頻儀，其特徵在於濾波電路是由電容C7至C10、電阻R16至R19構成，濾除50HZ、100HZ信號的幹擾，輸出至控制集成電路IC21/4的反相端。
5.根據權利要求1所述的天然電場選頻儀，其特徵在於二階有源選頻放大電路是由開關k3、控制集成電路IC1 1/4、可調電位器VR2、電容C11至C26、電阻R20至R27構成，對天然電場的各種不同頻率的信號進行有選擇性地放大，輸出至控制集成電路IC2 2/4的同相端。
6.根據權利要求1所述的天然電場選頻儀，其特徵在於校準放大電路是由控制集成電路IC2 2/4、開關K3、電容C27至C30、電阻R28至R38構成，對已選擇到的各種頻率信號進行歸一放大，輸入至控制集電路IC2 3/4的反相端。
7.根據權利要求1所述的天然電場選頻儀，其特徵在於絕對值檢波電路是由控制集成電路IC2 3/4、IC2 4/4、穩壓二極體DW1、DW2、二極體D1、D2、電容C31、C32、C33、C35、C36、C37、電阻R39至R53，可調電位器VR3構成，將IC2 2/4輸出的交流信號變為直流信號，輸出至表頭。
專利摘要本實用新型是一種在物探工作中在野外作業時用的天然電場選頻儀，是由箱體、箱蓋、控制面板及其箱體內的電路構成，控制面板上有各功能開關，旋鈕及表頭，其電路是由輸入、一級放大、濾波、二階有源選頻放大、校準放大、絕對值檢波和電源開關及檢測各部分電路構成，其結構新穎，簡單，使用方便，性能可靠，測量準確，速度快，效率高，可解決傳統設備所不能解決的問題，推動物探事業發展。
文檔編號G01V3/30GK2354149SQ99237128
公開日1999年12月15日 申請日期1999年1月27日 優先權日1999年1月27日
發明者毛國安, 吳木林 申請人:毛國安