WGMD4高密度电法系统说明书Word格式.docx
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WDJD-4
WDZJ-4或WDZJ-120多路电极转换器
外接
集中式高密度电缆、电极
分布式二维高密度电阻率、二维高密度激电测量
无
分布式高密度电阻率、激电开关电缆、电极
(一)仪器的功能特点
●轻便灵活——集先进的发射、接收功能于一体,体积小、重量轻。
●先进的测控方式——所有电极排列全部采用滚动测量方式,断面收尾亦变得轻而易举;
通过移动电极可使断面无限接续,且系统自动计算并提示需要移动的电极,大大方便了使用者操作。
●独特、开放的测量过程控制——每个数据测量过程的供电时间、停电时间均能灵活选择,且仪器能自动监测电极电位的变化梯度,当其超过用户设定门限时会自动延时用户设定的等待时间,待电极电位恢复稳定后再开始测量,从而确保在复杂条件下仍能获得更高的数据采集质量。
●超大供电功率、超宽量程、超高精度——高达6600W(1100V×
6A)的供电能力、48Vp-p的超宽电压输入范围、极高的小信号测量精度(电压小至0.1mV及电流小至0.1mA时仍能给出±
1%的测量精度),让仪器能更好地应用于高阻地区工作,获得更深、更好的测量结果。
●全中文显示、操作简单方便——采用带背光的160×
160点阵液晶显示,32位单片机实现全中文人机界面及采集控制,采集参数设置、数据显示与存储、各种曲线绘制等快捷直观,让您轻松完成野外测量工作。
●高达1GB(可扩展)的大容量数据存储器——可存贮超过5000000组测量值(包括电压、电流、视电阻率、自然电位、视极化率、金属因数、半衰时、衰减度、激发比、偏离度等),掉电亦不丢失。
●U盘格式存储数据——支持通过USB接口导出存储数据,仪器将被计算机自动识别成通用U盘存储器,数据文件的拷贝、剪切等操作和普通U盘完全相同,使用极其方便。
●配备双分布式高密度电缆接口,跨孔高密度测量不再需要过渡开关控制器,测量过程更简洁、更容易。
●完善的抗干扰技术——采用多极滤波及信号增强技术、集成电法干扰抑制器功能(拥有超强抗共模干扰与差模干扰能力),测量精度高。
●自动进行自然电位、漂移及电极极化补偿,补偿范围高达±
10V。
●接收部分有瞬间过压输入保护能力,发射部分有过压、过流及AB开路保护能力,以及直流高压反接保护能力等。
●接地电阻检查——可随时检查电极的接地情况,方便实用。
●诊断程序可快速准确地判断出故障所在位置及主要损坏器件。
●进口全密封箱体具有防水、防尘、寿命长等优点。
(二)仪器的主要技术指标
1、集中式高密度电法系统:
(1)WDJD-4多功能数字直流激电仪(测控主机)
①、接收部分
□电压通道:
±
24V,±
0.4%±
1个字,24位A/D
□电压最高采样分辨率:
0.01μV
□输入阻抗:
≥50MΩ
□视极化率测量精度:
1%±
1个字
□SP补偿范围:
10V
□电流通道:
6A,±
□电流最高采样分辨率:
0.02μA
□对50Hz工频干扰压制优于80dB
②、发射部分
□最大发射功率:
6600W
□最大供电电压:
1100V(即2200Vp-p)
□最大供电电流:
6A(即12Ap-p)
□供电波形:
脉宽1~60秒,占空比为1:
1,双极性
③、其它
□显示器:
160×
160点阵液晶
□存储容量:
≥1GB
□仪器电源:
内置12V9Ah锂电(或外接12V电源),可连续工作30小时以上
□主机接口:
A、B、M、N,直流高压,外接电池及充电,2个与分布式高密度电缆接口,RS-232及USB等
□体积:
270mm×
246mm×
175mm
□重量:
≤4.4kg
□工作温度:
-10℃~+50℃,95%RH
□储存温度:
-20℃~+60℃
(2)WDZJ-4多路电极转换器(选配,多台转换器串联使用可扩展系统电极数)
□转换电极数:
60路/台
□绝缘性能:
≥500MΩ
□最大工作电压:
500VDC
□最大工作电流:
2.5ADC
内置7.4V4AH可充电锂电池,可持续工作25小时以上。
-10℃~+50℃
(3)WDZJ-120多路电极转换器(选配)
120路/台
内置7.4V4AH可充电锂电池,可持续工作20小时以上。
(4)集中式二维高密度电阻率电缆(选配)
□电缆:
32芯,外径Φ6mm
500V
3A
□每台转换器配用数量:
2根(电极抽头数为30个/根),特殊需求由用户订货时指定
□抽头间距:
用户订货时指定(通常为5m或10m)
□电缆绝缘:
任意两根芯线间绝缘≥500MΩ/500V
(5)集中式二维高密度电阻率电极(选配)
□铜电极:
Φ12mm×
280mm,带插拔卡
□数量:
由用户订货时指定
2、分布式高密度电法系统:
(1)WDJD-4测控主机(技术指标同上)
(2)分布式二维高密度电阻率、二维高密度激电开关电缆(选配)
□电缆:
护套为宽温聚胺脂材料,外径Φ8mm
□电缆开关盒数:
10道/串(也即每串电缆可接10个电极)
□开关盒间距:
1~10米(用户订货时指定)
□开关盒尺寸:
Φ30mm×
100mm(仅开关盒),
Φ39mm×
170mm(含压胶头)
800V
A、B供电线间及其与低压线间≥1000MΩ/1000V
低压线间≥500MΩ/500V
-20℃~+70℃
(3)分布式二维高密度电阻率、二维高密度激电开关电极(选配)
□不锈钢电极:
Φ10mm×
280mm,带不锈钢弹簧
二、集中式二维高密度电阻率测量
该系统是以WDJD-4多功能数字直流电法仪为测控主机,通过选配我所研制的WDZJ-4、WDZJ-120多路电极转换器和集中式高密度电缆、电极,实现集中式二维高密度电阻率测量。
(一)WDZJ-4多路电极转换器介绍
1.面板介绍
图2-1WDZJ-4面板示意图
□电极1~30:
前30根电极电缆插座,电极编号为1~30。
□电极31~60:
后30根电极电缆插座,电极编号为31~60。
□A、B:
供电接线柱,测量时与WDJD-4主机对应接线柱相连。
□M、N:
信号接线柱,测量时与WDJD-4主机对应接线柱相连。
□前级RS-232:
串行接口,与主机RS-232口连接,接收主机控制命令。
□后级RS-232:
串行接口,是向后传递主机命令的通讯端口。
多个电极箱串联扩展电极时,应增加一根通讯电缆,将其连接在后一台多路电极转换器的“前级RS-232”。
□电源:
仪器电源开关。
□工作指示灯:
该指示灯亮说明仪器正在工作。
刚开机时指示灯闪烁说明仪器正在初始化。
□充电/外接电池12V:
对仪器内置锂电池充电或外接12V的直流电源。
2.注意事项
□每隔一段时间后,应使用自检器检查WDZJ-4是否工作正常,要确认开关能受控正常通断。
具体检查方法请参考“附录三”。
□定期检查WDZJ-4的绝缘性能,WDZJ-4的“1~30插座”、“31~60插座”的每根针与面板上A、B、M、N接线柱绝缘均≥500Ω(500VMΩ表),若绝缘性能达不到上述要求,应及时与我们联系。
□WDZJ-4仪器内置锂电池使用后,要及时对其充电。
向大地供电的电池箱其输出电压降低至标称值的70~80%时就应更换电池,以免电池漏液损坏电池箱。
(二)施工布线方法
图2-2给出了一个有60个电极(一台WDZJ-4多路转换器)的二维高密度电阻率测量系统野外施工布线示意图。
图2-2高密度电阻率测量系统野外施工布线示意图
WDJD-4主机通过RS232串行口控制WDZJ-4,按工作电极排列的要求将A、B、M、N极与电极1~60中指定电极轮流相接从而完成供电与测量任务。
WDJD-4主机会自动将图中的WDZJ-4编为1号,如需扩展电极数时可将图中WDZJ-4的“后级RS232”插座通过专用电缆与下一台WDZJ-4的“前级RS232”插座相连接即可,同时还应用导线将所有WDZJ-4的A、B、M、N对应连接在一起,WDJD-4主机会自动将新的WDZJ-4编为2号,与新WDZJ-4相连接的电极编号为61~120号。
若使用的是WDZJ-120多路转换器则连接方法请参阅《WDZJ-120多路转换器使用说明书》。
(三)操作说明
1.开启仪器、调节仪器对比度
打开仪器电源,液晶显示图2-3所示的开机界面,该界面持续三秒后系统自动跳出该界面,进入系统主界面,见图2-4。
也可在打开电源三秒内按任意键,进入系统主界面。
图2-3开机界面图图2-4主界面图
在主界面下,按“↑”键可增加对比度;
按“↓”键可降低对比度。
在温度变化大的情况下,通过调节对比度可使显示更清晰。
此处,按“确认”键,将进入帮助菜单,可获得各功能键介绍。
【提示】认识主界面很重要,它是所有功能开始的地方。
不管在其它什么菜单或界面,不断按“退出”键,总能回到主界面。
2.设置工作参数
在主界面下按“设置”键,进入图2-5设置菜单界面。
对仪器相关参数进行设置。
图2-5
2.1选择仪器系统功能(开机默认为上一次使用的系统功能)
“主界面”下按“设置”键→“设置菜单”下按“5”号键选中“系统功能选择”项,进入图2-6功能选择界面。
图2-6
按“3”号键选中该系统功能,再按“确认”键退出该界面,则系统功能被设置为“高密度电阻率”功能,简写为“2DR”。
2.2新建断面:
“主界面”下按“设置”键→“设置菜单”下按“1”号键选中“新建断面”项,进入图2-7界面,需要对以下各项进行设置:
(退出该界面后,该界面下对应的参数不可更改)
图2-7
断面:
断面是与测线位于同一平面的所有测点的集合。
此处设置的断面表示野外施工中一个断面的名称,也是存盘的文件名。
按“1”号键选中该项,键入文件名。
装置:
按“2”号键与“确认”键选择测量所需的装置。
有15种装置可选择,分别为温纳排列(α)、偶极排列(β)、微分排列(γ)、联剖排列A(δA)、联剖排列B(δB)、AM排列、AMN排列、ABM排列、ABMN排列、MNB排列、施伦贝谢尔排列(α2)、自电M、自电MN、充电M和充电MN排列,这15种装置都可以进行连续测量,有关各个装置的具体介绍请参考附录一。
【注意】在集中式开关测量方式中,只有前15种装置有效,不支持跨孔偶极测量。
剖面数:
剖面是同一深度上各测点的集合,剖面数即沿深度方向测量的剖面总数。
按“3”号键选中该项,键入剖面数值。
电极数:
表示仪器当前所用电缆上的电极抽头总数。
按“4”号键选中该项,键入电极数值。
使用电极数:
测线上实际连接的电极数,即测量中实际使用的电极数。
起始电极号:
起始测量的电极号。
在该电极号前的电极将不参与测量。
电极间距:
相邻电极间的距离称为电极间距,单位为米。
该参数主要用于计算各测量点装置常数及记录点位置。
MN间距:
在装置为AMN排列、ABM排列、ABMN排列、MNB排列和施伦贝谢尔排列(α2)时,该参数用于设定M、N两电极间电极间距的数目。
其它装置不需要设置该项参数,系统将提示“当前装置不需要设置【MN间距】这项参数。
”
AB距离:
不用,系统提示“当前装置不需要设置【AB距离】这项参数”。
2.3设置控制参数:
完成图2-7参数设置后,按“退出”键,将弹出“控制参数”设置界面(图2-8),需要对以下参数进行设置。
图2-8
开始剖面:
仪器在测量时,从该剖面号启动测量。
结束剖面:
仪器在测量时,测量到该剖面号结束。
结束剖面号不能小于开始剖面号。
供电时间、断电时间:
如图2-9所示的供电示意图,其中的正供电和负供电都属于供电阶段,正向供电或负向供电的时间就称为供电时间。
而正向供电和负向供电中间停止供电的时间就为断电时间。
图2-9
供电时间可输入100~1000ms间的任意整数值;
断电时间可输入50~3200ms间的任意整数值。
一般情况高密度电阻率方式可使用供电时间:
200ms;
断电时间:
50ms。
梯度阈值:
可输入10~500间的任意整数值,单位为mv/s,可根据实际地质情况进行设置。
设置的梯度阈值越小,测量结果越好,但测量所用时间越长;
梯度阈值越大,测量结果相对要差点,但测量时间短。
超限延时:
可设置500~5000间的任意整数值,单位为ms。
注:
在高密度电阻率测量系统中,前一电极点测量完成后可能使大地残存比较大的电极电量,此时立即进行下一点的测量,所得测量结果会有很大的测量误差。
为了提高测量精确度,WDJD-4仪器在电极排列方面做了一定的安排,在前一测点测量完成后并不立即对下一测点进行测量,而等待一定时间的电位恢复后再开始测量,从而减小测量中自电跳变所引起的测量误差。
但在某些自然电位较活跃的地质条件下(如碱性较强的土壤),可能经过前面的操作后自电的恢复还不理想,就可利用此处设定的“梯度阈值”和“超限延时”来改善,使测量结果更加精确。
即在下一测点进行自电补偿时,首先检测当前大地的自电跳变是否大于此处设定的“梯度阈值”,若大于设定值,则延时“超限延时”中设定的时间,等待自电平稳后再继续测量。
一般情况下可将梯度阈值设置为:
100mv/s;
超限延时设置为:
2000ms。
开关:
按“7”号键与“确认”键选择“集中式”。
MN间距控制:
可以设定为固定控制和自动控制。
固定控制是指MN间距一直保持为“MN间距”设置值;
例如,设电极间距=2.5米,MN间距数=3,则测量时M、N电极间的距离将始终保持3×
2.5=7.5米。
而自动控制则指MN中心点不变,每8层剖面增加2个电极间距,如起始设置为1,则第9层就为3,17层就为5。
在装置为AMN排列、ABM排列、ABMN排列、MNB排列和施伦贝谢尔排列(α2)时可以设置该项参数。
其它装置不需要设置该项参数,系统提示“当前装置不需要设置【MN间距控制】这项参数。
自动收尾:
用户可在此处选择是否执行断面自动收尾功能。
在该界面下按“9”号键与“确认”键进行选择。
若选择“是”,则在测量完正常测量断面后,仪器自动进行断面收尾,这种模式下不能进行连续滚动测量。
由于各种装置的测量断面并不相同,故其收尾断面的形状也有差异,如对于“AM排列”、“AMN排列”等测量断面为平行四边形的装置和测量断面为矩形的“MNB排列”装置,其收尾断面形状分别如图2-10所示:
图2-10收尾断面形状示意图
如果希望进行连续滚动测量,则选择“否”,测量过程中需要移电极时,系统将自动提示电极的移动信息,如图2-11所示。
按照信息提示要求,将前面的电极移动到后面,将电极与电缆可靠连接后,再按“确认”键,进行连续滚动测量。
如果按其它键,仪器将自动完成断面收尾工作。
图2-11
由于集中式高密度电缆每根可接30个电极,所以执行连续滚动测量时,需要按要求将电缆线全部平移。
例:
60根电极执行“温纳排列(α)”装置测量,断面参数为系统默认设置。
集中式二维高密度电阻率测量时,正常测量断面测量完成后,系统提示如图2-10所示对话框。
此时按图2-12所示,需要将1号电极移动至原13号电极位置,2号电极移动至原14号电极位置,依次将电极向后移动,直至将60根电极全部布置完成后,按“确认”键,继续测量。
图2-12集中式测量中电极移动方法
2.4查看或修改控制参数:
“主界面”下按“设置”键→“设置菜单”下按“3”号键选中“控制参数”项,进入图2-8所示界面。
可查看控制参数,也可在此处进行相关参数的设置与修改。
3.测量:
集中式高密度电阻率中自检、接地电阻测量、检测多路转换器电压正常否、进行断面测量时系统都会进行相关项检测,若有未连接或设置错误系统都将提示图2-13所示信息。
图2-13
3.1自检:
在集中式测量中,WDJD-4主机要通过多路电极转换器连接电缆,电极开关布置在多路电极转换器仪器中,故自检是检测多路电极转换器内部电极开关的接通情况。
可以利用WDZJ-4多路电极转换器自检器进行自检。
各项参数设置正确后,在主界面下按“4”号键,进入WDZJ系列自检界面。
具体操作方法请参考附录三。
(出工前需要进行自检,确保仪器可用)
3.2测量接地电阻:
检测各电极接地情况。
各项参数设置正确后,在主界面下按“R地”键,进入接地电阻测量界面。
测量每根电极的对地电阻值。
系统默认以第一根电极作为参考电极,因此测量前必须确保第一根电极的可靠接地。
若测得的接地电阻大于5KΩ,系统提示过大。
若测得的接地电阻过大,应采取浇水、打深电极等措施减小接地电阻。
接地电阻检测也可判断电极与主机间的连线是否断线,电极漏插的情况。
3.3测量电极箱电压:
各项参数设置正确后,在主界面下按“6”号键,进入电极箱电压检测界面。
本功能可获取WDZJ-4、WDZJ-120多路电极转换器的电池电压状态,即显示电压“正常”或“过低”。
如果测量中需要多台WDZJ-4多路电极转换器串联扩展电极数,则将依次测量各个电极箱的状态。
若显示某一电极箱电压过低,需对仪器进行充电或外接12V直流电源,才能进行正常的测量工作。
检测WDZJ-120多路电极转换器的电池电压状态时,提示任何一箱电极箱电压过低时都需对仪器进行充电。
3.4测量电池电压:
在主界面下按“电池”键,进入电池电压测量界面,测量WDJD-4主机内部锂电池的电池电压。
3.5断面测量:
对于一新建断面,各项参数设置完成后,按“测量”键启动断面测量。
进入测量前系统将进行相关项检测,若有未连接或设置错误等,将不能进入正常测量。
若无连接或设置上的错误,系统自动进入正常测量,测量过程中界面如图2-14所示,除显示了各测量参数值,还显示了当前参与测量的电极所对应的电极号。
图2-14
断面测量过程中长按“退出”键一个测量周期的时间,可退出测量(暂停);
再次进入测量时,系统读取断面,检测有无未连接或设置错误后,系统自动找到停止处继续测量,直至断面测量完成。
一个断面测量完成后,不能再进行该断面的测量。
需重新建立新的断面才能继续测量。
4.曲线与断面显示:
4.1显示曲线:
在主界面下按“显示”键进入“显示菜单”,按“1”号键与“确认”键,弹出图2-15显示当前文件的断面数据文件,按“→、←”键,移动曲线光标逐点显示。
按“↑、↓”键可切换剖面线显示。
图2-15
4.2显示断面:
在主界面下按“显示”键进入“显示菜单”,按“2:
号键与”确认“键,显示当前文件的断面图。
5.删除断面(图2-16):
在系统主界面下按键盘上的“清除”键,弹出图2-16,按相应功能所对应的数字键完成断面的清除。
图2-16
6.打开断面:
在设置菜单下,按“2”号键选择“打开断面”,显示窗显示出存储器中存储的全部文件的文件名,如图2-17所示。
按“→、←、↑、↓”键移动光标选中要打开的文件名(反色显示),按“确认”键,就可调入该断面参数。
图2-17
三、分布式二维高密度电阻率测量
该系统以WDJD-4多功能直流激电仪为测控主机,通过选配分布式高密度电阻率或激电电缆、电极,实现分布式二维高密度电阻率测量。
(一)施工布线方法
图3-1给出了一个有60个电极(即有6串分布式开关电缆,通过增加分布式开关电缆串数可扩展系统电极总数)的二维高密度电阻率测量系统野外施工布线示意图。
图3-1分布式电阻率测量系统野外施工布线示意图
WGMD-4测量系统利用WDJD-4仪器主机面板上的分布式电缆插座连接分布式开关电缆线进行测量。
电缆规格为每串10个开关盒,从头至尾编号为1~10,即每串可接10个电极。
电缆串头部有一12芯插头,型式为孔,电缆串尾部也有一12芯插头,型式为针。
使用中可以将电缆串的头尾相连,以增加电极数。
测量中,主机会自动将分布式开关电缆上的电极编号,从最靠近主机端的电极至远离主机端,电极编号依次为1号~60号。
(二)操作说明
1.开启仪器、调节仪器对比度
打开仪器电源,液晶显示图3-2所示的开机界面,该界面持续三秒后系统自动跳出该界面,进入系统主界面,见图3-3。
也可在打开电源三秒内按任意键
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