【摘要】：水資源短缺是全世界共同面對的難題,我國水資源短缺問題尤為突出,地下水勘探成為人們當(dāng)前研究的重要課題。目前,我國電法勘探方法已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平,然而目前從事該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)人員較少,缺乏可靠有效的探測系統(tǒng),探測準(zhǔn)確率未達(dá)到理想效果。為了解決這個問題,本文基于直流電法找水原理研制了一種用于地面找水的直流電法探測系統(tǒng),可用于水資源匱乏地區(qū)的地面找水工作。直流電法找水原理是通過供電電極向大地供入恒定電流,測量電極之間的電壓會隨著供電時間逐漸增大并趨于穩(wěn)定的飽和值,當(dāng)斷開供電電流,測量電極之間的電壓在斷電瞬間很快下降,然后隨時間緩慢下降,一段時間之后衰減到于零附近,采集并分析大地的充放電曲線,可以得到相關(guān)參數(shù),從而探明地下水源,達(dá)到找水的目的。系統(tǒng)硬件主要包括恒流源、主機、.上位機、狀態(tài)顯示模塊和外部電極。恒流源為供電回路提供激勵。上位機發(fā)送指令至主機和狀態(tài)顯示模塊,主機根據(jù)上位機指令控制電極切換和恒流源輸出電流,狀態(tài)顯示模塊根據(jù)上位機指令顯示系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài),外部電極分為供電電極、測量電極和參考電極。本文重點介紹了電極控制電路、電流測量電路、電壓測量電路以及狀態(tài)顯示模塊的設(shè)計,并對數(shù)據(jù)采集卡和電源模塊進(jìn)行了說明。軟件方面,結(jié)合圖形化編程軟件LabVIEW和數(shù)學(xué)計算軟件MATLAB二者的優(yōu)點,通過混合編程開發(fā)了上位機軟件,主要包括用戶主界面以及數(shù)據(jù)采集與存儲、接地電阻探測、信號濾波、參數(shù)計算和串口發(fā)送等重要功能。用戶可以通過操作用戶主界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,控制系統(tǒng)在不同方式的探測。數(shù)據(jù)采集功能中采用自動量程切換設(shè)計,提高測量準(zhǔn)確度。接地電阻探測功能可以幫助用戶快速準(zhǔn)確地判斷電極與大地接觸是否良好。對多組實測數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分析,結(jié)合大地的充放電曲線特征和實際需求,采用低通濾波和小波去噪的方法,實現(xiàn)了信號濾波,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)自然電位、視電阻率和半衰時的計算方法,設(shè)計軟件實現(xiàn)了參數(shù)的自動計算。軟件還具有串口發(fā)送功能,能夠控制狀態(tài)顯示模塊實時顯示系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)。系統(tǒng)研制完成后,對系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定,然后搭建實驗平臺,進(jìn)行了準(zhǔn)確度實驗和功能性實驗,包括電壓準(zhǔn)確度實驗、電流準(zhǔn)確度實驗、接地電阻實驗、探測方式實驗、自然電位和視電阻率實驗以及半衰時實驗,通過實驗研究得到,系統(tǒng)準(zhǔn)確度和功能均達(dá)到設(shè)計要求。
【圖文】：

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文（７）適于現(xiàn)場惡劣環(huán)境。系統(tǒng)應(yīng)具備過壓過流保護(hù)和較強的防震、防同時，，為便于攜帶，還應(yīng)具有體積小、重量輕的特點。逡逑（８）可靠性和可維護(hù)性好。系統(tǒng)不僅能夠長期可靠運行，還應(yīng)便于日員進(jìn)行性能優(yōu)化和功能改進(jìn)。逡逑系統(tǒng)總體構(gòu)成及工作原理逡逑系統(tǒng)總體構(gòu)成逡逑直流電法探測系統(tǒng)由恒流源、主機、上位機、狀態(tài)顯示模塊和外部電極成。圖２－１為直流電法探測系統(tǒng)總體構(gòu)成框圖。逡逑

邐山東大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑（１）恒流源。在實際探測時，恒流源作為激勵源。恒流源根據(jù)給定的０．０１？２Ｖ逡逑控制信號，對應(yīng)輸出電流ｌ￣２００ｍＡ，且控制信號與輸出電流大小之間呈線性關(guān)逡逑系，恒流源的輸出電壓為０￣２５０Ｖ。逡逑（２）主機。探測系統(tǒng)主機主要包括電極控制電路、電流測量電路、電壓測逡逑量電路、高精度數(shù)據(jù)采集卡和電源模塊。圖２－２為主機核心部分框圖。逡逑，邐｜邐控制信號邐邐逡逑邐逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV213.4;P631.3

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本文編號：2680423