DM F-2微功率檢測發射儀

廖水平,李麗,張富貴,田應美,龍祥忠,張堯

(1.重慶地質儀器廠,重慶 400033;2.重慶大學通信工程學院,重慶 400044)

1 功能

DM F-2微功率檢測發射儀 (圖1)的設計主要有兩個目的,第一作為我廠生產的DJS-8系列激電儀接收機的調試和維修使用 (同樣也適合國內、外同類儀器),即檢測功能;第二作為微功率發射機使用,既可以與DJS-8系列激電儀接收機配合使用,測試野外巖礦露頭,也可以和標本架及DJS-8系列激電儀接收機配合使用,用于室內測試巖樣。所以DM F-2微功率檢測發射儀,實際上包含兩個部分即檢測部分和微功率發射部分。

圖1 DM F-2微功率發射儀外觀

2 微功率檢測發射儀工作原理

微功率檢測發射儀的基本線路組成:單片機控制電路,液晶顯示器,時鐘電路,功率開關控制電路,換向橋,電流表,高壓輸入電路,一次場信號形成網絡,二次場信號形成網絡等,如圖2所示。

2.1 檢測部分

圖2 微功率檢測發射儀工作原理框圖

將八節一號干電池電壓經過穩壓、濾波、變成一組標準電壓源再經過換向電路,形成正負交換電壓信號,由一次場形成網路輸出具有不同幅度的一次場電壓信號,由極化率形成網路輸出占空比為1∶1的階梯波或放電衰減電壓信號到M、N兩端。其中輸出一次場信號分三檔值,即 10m V、100m V、300m V,輸出視極化率分四檔值,即0%(零極化)、3%、10%、衰減檔,各種輸出可根據需要由鍵盤輸入。

2.2 發射機部分

功率開關控制電路,換向橋,電流表,高壓輸入電路,高壓輸入電路將輸入的直流高壓加在換向橋兩端,換向橋另外兩端接A、B供電接線柱。換向橋由4個大功率開關管組成,通過啟動單片機工作程序向功率開關控制電路發送控制信號,控制換向橋的通斷,從而在A、B兩端形成占空比為1∶1正負方波電壓輸出信號。電流表分為兩檔,第一檔＜2mA (用于微安量級電流信號,用于巖樣測試),第二檔＜200m A(用于野外巖礦露頭勘查),其中輸出正負方波電壓信號幅度和方波寬度可根據需要由鍵盤輸入。

2.3 公共電路部分

單片機控制電路、顯示器、時鐘電路、鍵盤,是作為檢測部分和發射部分公共電路部分。單片機控制電路是整個儀器控制的核心部分,里面固化儀器的工作程序。

顯示器:用來顯示工作界面。

鍵盤:功能鍵用于完成各種操作,數字鍵用于輸入各種參數。

時鐘電路:由于重儀廠生產DJS-8系列微機激電儀接收機,有兩種同步方式,第一種軟件同步方式,依據判斷接收信號波形狀態,找接收和發送信號的同步沿;第二種是時鐘同步方式,這種同步方式工作效率高,但對晶振精度要求很高。時鐘同步方式的操作,首先要給微功率檢測發射儀設置時鐘時間:年/月/日,時:分:秒,然后與接收機同步授時,同步授時結束后,接收機顯示“同步授時結束”,微功率檢測發射儀顯示:IN-PHASE FINISHED,表示同步授時結束。只有在同步授時結束后,微功率檢測發射儀才可以使用其檢測部分對接收機進行校驗。將儀器的M、N端連接到接收機的輸入端,各項參數設置好后,可按面板上的“啟動”鍵,此時微功率檢測發射儀輸出與所設參數一致的一次場與極化率,操作接收機進入測量狀態,測量結束后,接收機顯示與微功率檢測發射儀設置一致的一次場與極化率,如果不一致,則接收機需要重新調試。

作為微功率發射機使用時,也要與接收機同步授時后才能使用。采用第一種軟件同步方式時,則不需要上述操作。

3 微功率檢測發射儀的應用效果

微功率檢測發射儀是FD IP系列激電接收機生產調試,儀器維修以及在野外標定儀器中必備的設備。下面簡單介紹一下微功率檢測發射儀發射部分測試巖樣及露頭測試的應用。

3.1 巖樣測試

將經過24～48小時浸泡過的巖樣晾干夾在樣品架中,標本架是由一個固定架和瓷質方形不極化電極組成。固定架的作用是夾住待測標本,不極化電極滲透性能要適當。為了使不極化電極與標本接觸良好,中間應由浸有硫酸銅溶液 (即飽和溶液)的脫脂棉或沙布墊平。

A、M極 (或B、N極)的連接方式如圖3所示。

圖3

把A、M和B、N用硫酸銅脫脂棉連通如圖3,所測得的為體極化與面極化的總和。對于致密狀的礦體非常適用,其它形狀礦體也適用。

視電阻率的計算:

R=S×U/L×I

式中:S——巖樣的橫截面積,m2;

L——巖樣的長度,m;

U——信號電壓,V;

I——供電電流,A。

其中電壓值U由接收機中讀出,電流值I由微功率檢測發射儀讀出,視極化率由接收機直接讀出。

微功率發射機的操作:將DM F-2微功率檢測發射儀的輸出端A、B與樣品架的A、B電極對應連接起來,然后將微功率檢測發射儀的檢測與發射開關撥到“發射”方向,如果巖樣電阻率低,將用于高壓選擇的撥輪開關“外”檔選0,采用儀器電池電壓作為高壓,“內”檔可選1、2、4、8,四個數字分別對應3V、6V、9V、12V電壓;如果巖樣電阻率高,將用于高壓選擇的撥輪開關“外”檔選1,“內”檔選0,外接電源作為供電高壓。如果巖樣電阻率高,將電流選擇開關撥到小電流檔(巖樣電阻率高,電流一般在微安量級),反之撥到大電流檔。

FD IP系列激電接收機 (國內外同類接收機)的輸入端與樣品架的M、N端對應連接 (也可用泥團法);接收機與微功率檢測發射儀設置相同的供電時間 (可以設置4～8s),如果發現接收機一次場電壓超過2V時,應該降低供電高壓 (在接收機的輸入電壓小于2V時,應盡量提高供電高壓)。巖樣的測試在實際工作中應用效果很好。

3.2 露頭測試

由于露頭的一般情況下面積都比較小,所以我們可以采用近場源三極法 (A、M、N)或近場源四極法 (AM、BN)裝置。近場源裝置最大特點是由于它的供電電極距離測量電極比較近,所以供很小的電流可以獲得很大的激電二次場信號,因而很適合微功率檢測發射儀裝備。使用微功率檢測發射儀測試露頭時,我們采用外高壓、大電流(200mA)這種測試方法,其操作步驟如下:將檢測發射開關打到發射方向,內外高壓選擇的拔輪“外”檔選1,內“檔選0,外接電源作為供電高壓,”控制電流大小的拔動開關打到“大”方向上。露頭測試在實際應用中取得較好找礦效果,顯示了它輕便,快速,效率高和成本低等優點。

4 總結

DMF-2微功率檢測發射儀不論從它多功能性,工作穩定性,可靠,精度高,功耗低,以及在實際應用中取得較好找礦效果來看,它都是在激發極化法野外勘探應用較好的儀器裝備,取得了良好經濟效益和社會效益。今后我們要進一步探索開發研制出更好的物探儀器,滿足更廣泛的地質要求。