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(fā)射儀 (圖1)的設計主要有兩個目的,第一作為我廠生產(chǎn)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(fā)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(fā)射儀,實際上包含兩個部分即檢測部分和微功率發(fā)射部分。

圖1 DM F-2微功率發(fā)射儀外觀

2 微功率檢測發(fā)射儀工作原理

微功率檢測發(fā)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(wǎng)絡,二次場信號形成網(wǎng)絡等,如圖2所示。

2.1 檢測部分

圖2 微功率檢測發(fā)射儀工作原理框圖

將八節(jié)一號干電池電壓經(jīng)過穩(wěn)壓、濾波、變成一組標準電壓源再經(jīng)過換向電路,形成正負交換電壓信號,由一次場形成網(wǎng)路輸出具有不同幅度的一次場電壓信號,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(jù)需要由鍵盤輸入。

2.2 發(fā)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(fā)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(jù)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(fā)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(shù)字鍵用于輸入各種參數(shù)。

時鐘電路:由于重儀廠生產(chǎn)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(jù)判斷接收信號波形狀態(tài),找接收和發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(shù)設置好后,可按面板上的“啟動”鍵,此時微功率檢測發(fā)射儀輸出與所設參數(shù)一致的一次場與極化率,操作接收機進入測量狀態(tài),測量結束后,接收機顯示與微功率檢測發(fā)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(fā)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(fā)射儀的應用效果

微功率檢測發(fā)射儀是FD IP系列激電接收機生產(chǎn)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(fā)射儀發(fā)射部分測試巖樣及露頭測試的應用。

3.1 巖樣測試

將經(jīng)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(fā)射儀讀出,視極化率由接收機直接讀出。

微功率發(fā)射機的操作:將DM F-2微功率檢測發(fā)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(fā)射儀的檢測與發(fā)射開關撥到“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(shù)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(fā)射儀設置相同的供電時間 (可以設置4～8s),如果發(fā)現(xiàn)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(fā)射儀裝備。使用微功率檢測發(fā)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(fā)射開關打到發(fā)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(yōu)點。

4 總結

DMF-2微功率檢測發(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,以及在實際應用中取得較好找礦效果來看,它都是在激發(fā)極化法野外勘探應用較好的儀器裝備,取得了良好經(jīng)濟效益和社會效益。今后我們要進一步探索開發(fā)研制出更好的物探儀器,滿足更廣泛的地質要求。