廖水平,李麗,張富貴,田應(yīng)美,龍祥忠,張堯

(1.重慶地質(zhì)儀器廠,重慶 400033;2.重慶大學(xué)通信工程學(xué)院,重慶 400044)

1 功能

DM F-2微功率檢測(cè)發(fā)射儀 (圖1)的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)目的,第一作為我廠生產(chǎn)的DJS-8系列激電儀接收機(jī)的調(diào)試和維修使用 (同樣也適合國(guó)內(nèi)、外同類儀器),即檢測(cè)功能;第二作為微功率發(fā)射機(jī)使用,既可以與DJS-8系列激電儀接收機(jī)配合使用,測(cè)試野外巖礦露頭,也可以和標(biāo)本架及DJS-8系列激電儀接收機(jī)配合使用,用于室內(nèi)測(cè)試巖樣。所以DM F-2微功率檢測(cè)發(fā)射儀,實(shí)際上包含兩個(gè)部分即檢測(cè)部分和微功率發(fā)射部分。

圖1 DM F-2微功率發(fā)射儀外觀

2 微功率檢測(cè)發(fā)射儀工作原理

微功率檢測(cè)發(fā)射儀的基本線路組成:單片機(jī)控制電路,液晶顯示器,時(shí)鐘電路,功率開(kāi)關(guān)控制電路,換向橋,電流表,高壓輸入電路,一次場(chǎng)信號(hào)形成網(wǎng)絡(luò),二次場(chǎng)信號(hào)形成網(wǎng)絡(luò)等,如圖2所示。

2.1 檢測(cè)部分

圖2 微功率檢測(cè)發(fā)射儀工作原理框圖

將八節(jié)一號(hào)干電池電壓經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓、濾波、變成一組標(biāo)準(zhǔn)電壓源再經(jīng)過(guò)換向電路,形成正負(fù)交換電壓信號(hào),由一次場(chǎng)形成網(wǎng)路輸出具有不同幅度的一次場(chǎng)電壓信號(hào),由極化率形成網(wǎng)路輸出占空比為1∶1的階梯波或放電衰減電壓信號(hào)到M、N兩端。其中輸出一次場(chǎng)信號(hào)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(jù)需要由鍵盤輸入。

2.2 發(fā)射機(jī)部分

功率開(kāi)關(guān)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(gè)大功率開(kāi)關(guān)管組成,通過(guò)啟動(dòng)單片機(jī)工作程序向功率開(kāi)關(guān)控制電路發(fā)送控制信號(hào),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(fù)方波電壓輸出信號(hào)。電流表分為兩檔,第一檔＜2mA (用于微安量級(jí)電流信號(hào),用于巖樣測(cè)試),第二檔＜200m A(用于野外巖礦露頭勘查),其中輸出正負(fù)方波電壓信號(hào)幅度和方波寬度可根據(jù)需要由鍵盤輸入。

2.3 公共電路部分

單片機(jī)控制電路、顯示器、時(shí)鐘電路、鍵盤,是作為檢測(cè)部分和發(fā)射部分公共電路部分。單片機(jī)控制電路是整個(gè)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(lái)顯示工作界面。

鍵盤:功能鍵用于完成各種操作,數(shù)字鍵用于輸入各種參數(shù)。

時(shí)鐘電路:由于重儀廠生產(chǎn)DJS-8系列微機(jī)激電儀接收機(jī),有兩種同步方式,第一種軟件同步方式,依據(jù)判斷接收信號(hào)波形狀態(tài),找接收和發(fā)送信號(hào)的同步沿;第二種是時(shí)鐘同步方式,這種同步方式工作效率高,但對(duì)晶振精度要求很高。時(shí)鐘同步方式的操作,首先要給微功率檢測(cè)發(fā)射儀設(shè)置時(shí)鐘時(shí)間:年/月/日,時(shí):分:秒,然后與接收機(jī)同步授時(shí),同步授時(shí)結(jié)束后,接收機(jī)顯示“同步授時(shí)結(jié)束”,微功率檢測(cè)發(fā)射儀顯示:IN-PHASE FINISHED,表示同步授時(shí)結(jié)束。只有在同步授時(shí)結(jié)束后,微功率檢測(cè)發(fā)射儀才可以使用其檢測(cè)部分對(duì)接收機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)。將儀器的M、N端連接到接收機(jī)的輸入端,各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置好后,可按面板上的“啟動(dòng)”鍵,此時(shí)微功率檢測(cè)發(fā)射儀輸出與所設(shè)參數(shù)一致的一次場(chǎng)與極化率,操作接收機(jī)進(jìn)入測(cè)量狀態(tài),測(cè)量結(jié)束后,接收機(jī)顯示與微功率檢測(cè)發(fā)射儀設(shè)置一致的一次場(chǎng)與極化率,如果不一致,則接收機(jī)需要重新調(diào)試。

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

3 微功率檢測(cè)發(fā)射儀的應(yīng)用效果

微功率檢測(cè)發(fā)射儀是FD IP系列激電接收機(jī)生產(chǎn)調(diào)試,儀器維修以及在野外標(biāo)定儀器中必備的設(shè)備。下面簡(jiǎn)單介紹一下微功率檢測(cè)發(fā)射儀發(fā)射部分測(cè)試巖樣及露頭測(cè)試的應(yīng)用。

3.1 巖樣測(cè)試

將經(jīng)過(guò)24～48小時(shí)浸泡過(guò)的巖樣晾干夾在樣品架中,標(biāo)本架是由一個(gè)固定架和瓷質(zhì)方形不極化電極組成。固定架的作用是夾住待測(cè)標(biāo)本,不極化電極滲透性能要適當(dāng)。為了使不極化電極與標(biāo)本接觸良好,中間應(yīng)由浸有硫酸銅溶液 (即飽和溶液)的脫脂棉或沙布?jí)|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(cè)得的為體極化與面極化的總和。對(duì)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(jì)算:

R=S×U/L×I

式中:S——巖樣的橫截面積,m2;

L——巖樣的長(zhǎng)度,m;

U——信號(hào)電壓,V;

I——供電電流,A。

其中電壓值U由接收機(jī)中讀出,電流值I由微功率檢測(cè)發(fā)射儀讀出,視極化率由接收機(jī)直接讀出。

微功率發(fā)射機(jī)的操作:將DM F-2微功率檢測(cè)發(fā)射儀的輸出端A、B與樣品架的A、B電極對(duì)應(yīng)連接起來(lái),然后將微功率檢測(cè)發(fā)射儀的檢測(cè)與發(fā)射開(kāi)關(guān)撥到“發(fā)射”方向,如果巖樣電阻率低,將用于高壓選擇的撥輪開(kāi)關(guān)“外”檔選0,采用儀器電池電壓作為高壓,“內(nèi)”檔可選1、2、4、8,四個(gè)數(shù)字分別對(duì)應(yīng)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(kāi)關(guān)“外”檔選1,“內(nèi)”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(kāi)關(guān)撥到小電流檔(巖樣電阻率高,電流一般在微安量級(jí)),反之撥到大電流檔。

FD IP系列激電接收機(jī) (國(guó)內(nèi)外同類接收機(jī))的輸入端與樣品架的M、N端對(duì)應(yīng)連接 (也可用泥團(tuán)法);接收機(jī)與微功率檢測(cè)發(fā)射儀設(shè)置相同的供電時(shí)間 (可以設(shè)置4～8s),如果發(fā)現(xiàn)接收機(jī)一次場(chǎng)電壓超過(guò)2V時(shí),應(yīng)該降低供電高壓 (在接收機(jī)的輸入電壓小于2V時(shí),應(yīng)盡量提高供電高壓)。巖樣的測(cè)試在實(shí)際工作中應(yīng)用效果很好。

3.2 露頭測(cè)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(chǎng)源三極法 (A、M、N)或近場(chǎng)源四極法 (AM、BN)裝置。近場(chǎng)源裝置最大特點(diǎn)是由于它的供電電極距離測(cè)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(chǎng)信號(hào),因而很適合微功率檢測(cè)發(fā)射儀裝備。使用微功率檢測(cè)發(fā)射儀測(cè)試露頭時(shí),我們采用外高壓、大電流(200mA)這種測(cè)試方法,其操作步驟如下:將檢測(cè)發(fā)射開(kāi)關(guān)打到發(fā)射方向,內(nèi)外高壓選擇的拔輪“外”檔選1,內(nèi)“檔選0,外接電源作為供電高壓,”控制電流大小的拔動(dòng)開(kāi)關(guān)打到“大”方向上。露頭測(cè)試在實(shí)際應(yīng)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(yōu)點(diǎn)。

4 總結(jié)

DMF-2微功率檢測(cè)發(fā)射儀不論從它多功能性,工作穩(wěn)定性,可靠,精度高,功耗低,以及在實(shí)際應(yīng)用中取得較好找礦效果來(lái)看,它都是在激發(fā)極化法野外勘探應(yīng)用較好的儀器裝備,取得了良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。今后我們要進(jìn)一步探索開(kāi)發(fā)研制出更好的物探儀器,滿足更廣泛的地質(zhì)要求。