山区找水有什么仪器 用什么仪器能测量地下的水源

用什么仪器能测量地下的水源

地下水源探测仪能能测量地下水的水源。
　　一、地下水源探测仪是目前国内外最先进的找水仪器，他能解决在复杂天然电场中进行屏蔽和选频信号处理放大的重大课题，进行多重抗干扰设计。
　　地下水源探测仪大致原来与传统的人工电场勘探基本一致，最大的不同是利用天然电场作为电源，省略传统笨重的供电部分，主要特点有操作简单、携带方便、准确率高、速度快、布极灵活多样等，是进行电法勘探的利器，
　　二、地下水源探测仪的基本原理
　　地下水源探测仪是利用天然电场与地质构造不同所产生的电阻率变化等相关参数的变化来判断分析我们要寻找的地质异常体。与传统的电法勘探大致一样，又有本质的区别和跨越式的提高。其勘探速度与准确率都有数倍的提升。
　　三、地下水源探测仪的主要用途
　　1、广泛用于寻找地下水源的详查和普查勘探，降低钻井投资风险，提高采水成功率和科学性。
　　2、用于人畜饮水、工业用水和农业灌溉的需求。
　　四、地下水源探测仪主要特点：
　　1、精度好，准确率高：
　　分辨率高大0.001mV，±2%的高精度测量。
　　2、抗干扰能力强：
　　先进的抗干扰技术，多重抗干扰设计，经过仪器的选频和数字处理后，即使在城市、电干扰强、其他外部干扰的工作区，也能观测到重复性很好的异常曲线；
　　6、布极灵活：
　　仪器采用多种布极测量方法，使用传统的电法勘探技术上的布极方法和独创的布极方法，地质效果好，方便解释。对测量地下的水源走向和水源的深度、水量的大小都能得到相当可靠性的数据。

多功能电法找水仪

多功能电法仪是快速进行地下水源探测、水文地质工程地质勘查的专用设备，它是集发送机、接收机、数据处理、数据存储、数据显示于一体的智能化电测工作站。本节所叙述的多功能电法仪可直接用于电阻率法和激发极化法的测量，可同屏显示视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度、偏离度、极化率累加和、自然电位、供电电流、一次场等测量值。系统采用现代嵌入式系统技术、大规模集成技术、高精度转换技术，使多功能电法仪在野外勘探时实现信号采集、数据处理、和成像显示一体化。

一、DWZ－6A多功能电法仪的基本结构与工作原理

多功能电法仪利用视电阻率和激发极化参数，广泛用于寻找地下水，解决工农业用水及生活用水问题。可用于寻找断裂带、陷落柱、采空区、山体滑坡等。可用于水文地质勘查、工程地质勘查、环境地质勘查，还可用于矿产勘查、能源勘查、地热勘查、城市物探等。

如图6－1－1所示，DWZ－6A多功能电法仪是由ARM控制的智能型电法仪，电信号从M、N输入，经过阻抗变换和滤波后，通过双T陷波和低通滤波，滤除市电干扰和高频干扰信号。将弱信号放大后，模数转换器把模拟信号转换成数字量，存储在数据存储器中。发送控制信号经过高压隔离后，驱动供电桥路进行正反向供电。电流信号由标准电阻采样后，经过隔离放大与滤波，由程控放大器放大后分时进行模数转换与存储。ARM控制系统从数据存储器中取出一次场电位差、二次场位差、电流数据，进行计算与处理，然后显示处理结果并存储。最后将数据拷贝到U盘或传输到计算机中。键盘用于输入各种参数。控制系统还可以监视仪器的工作状态，监控仪器的故障状态，当仪器内部或外部发生故障（如AB短路）时，仪器自动封锁供电回路停止供电并报警显示。

图6－1－1 DWZ－6A多功能电法仪原理框图

二、DWZ－6A多功能电法仪的硬件电路设计

（一）硬件总体构架

DWZ－6A多功能电法仪的硬件电路总体构架如图6－1－2所示，仪器主要由发送装置、接收装置及其主控单元组成。主控采用ARM7的S3C44BOX芯片，当需进行激电数据采集时，由主控向IPM模块发送控制命令，实现由供电点A、B向大地供电。同时在测量电极M、N上接收激电信号，经激电信号处理电路，送入24位AD转换器CS后转换为数字信号，ARM7主控与CS进行信息交互实现对转换后数据的读取、存储、处理和显示。

图6—1—2硬件总体构架

（二）DWZ－6A多功能电法仪发送电路设计

激电发送电路框图如图6－1－3所示。强电部分采用PowerEX公司的IPM智能功率模块：PM10RSH120，其最高可控电压为V，可控电流为10A，在实际应用中取最高值的2/3作为仪器实际电压电流上限。本激电发送电路经实际测试其功率可达900V＠6.7A，即6kW，故高压供电电池包的供电电压范围为0～900V。为了实现弱电控制强电，需在强弱电之间进行隔离，控制信号与IPM模块之间采用多片光耦器件HCPL－和PC817实现隔离。在发送电路由A、B端向地下供电时，需监测其供电电流，采用高精度0.01Ω的取样电阻Rs将电流转换为电压后送至AD202，AD202为高精度隔离放大器，其通过变压器耦合方式将强电与弱电电路隔离开，并将放大后的信号Vout送至激电接收电路。

图6－1－3DWZ－6A 多功能电法仪发送电路框图

（三）DWZ－6A多功能电法仪接收电路设计

图6－1－2中除IPM和高压包之外的其他部分均为激电接收电路框图。主控采用ARM7的S3C44B0X芯片，其存储部分扩展了NorFlash芯片SST39VF16（存储程序）、NandFlash芯片K9F（存储数据）和SDRAM芯片HY57V（程序运行空间）。为了实现人机交互，采用键盘进行信息输入，液晶显示器（320×240像素）进行信息显示。IPsignalprcessingcircuit主要包括防雷击电路、前置放大、50Hz陷波、差分放大和低通滤波等电路，激电信号经此模块后进入24位可编程增益A/D转换芯片CS。DAC芯片AD输出的模拟信号叠加到输入激电信号上实现模拟电路的自动调零。当需要将数据上传至上位机时，可采用USB（采用PDIUSBD12芯片）接口对接，上位机中将识别出激电仪中的存储器为一个U盘，同时还可以采用NetWork接口（RTL芯片）实现上位机与激电仪的信息交互。

三、DWZ－6A多功能电法仪的软件程序设计

DWZ－6A多功能电法仪选择了uClinux作为操作系统，uClinux是从Linux内核派生而来，沿袭了Linux的绝大部分特性。在GNU通用许可证的保证下，运行uClinux操作系统的用户可使用几乎所有的LinuxAPI函数。由于经过了裁剪和优化，uClinux具有体积小、稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持及丰富的API函数等优点。

DWZ－6A多功能电法仪中嵌入式软件开发的重点及难点就在于软件部分中的操作系统的裁剪、驱动和应用程序的嵌入。而uClinux的裁剪及移植方法具有普遍性，在此不再赘述。DWZ－6A多功能电法仪中设备驱动及应用软件主要包括系统对键盘、LCD、CS、数据处理及数据上传的管理和控制。键盘、LCD是整个系统的输入输出设备，是进行人机交互的主要途径。数据显示程序可在LCD上绘制极化率、电阻率等曲线。数据上传是通过USB和网络方式进行的。以下重点叙述数据采集与数据处理程序。

（一）DWZ－6A多功能电法仪的数据采集程序设计

数据采集程序设计主要是控制CS实现对数据的高精度采集，本部分包括uClinux系统中的CS的底层驱动程序和应用程序。在编写CS的驱动程序时，依据芯片技术文档，按照其芯片工作时序并结合激电仪的自身需求编写程序。系统对CS的控制主要包括采样率的控制、A/D增益的控制。CS底层驱动程序主要包括模拟SPI、CS初始化、填充uClinux系统字符设备驱动程序的file＿operations结构、定时中断、外部中断等。uClinux系统中字符设备的驱动主要是编写子函数，并填充file＿operations的各个域。根据激电仪的实际需求，CS设备驱动程序只需要file＿operations结构中的open、ioctl、release、read函数。CS应用程序对底层驱动程序的操作包括设备文件的打开、设备文件的读写以及设备文件的关闭。主要函数调用如下：

地球物理找水方法技术与仪器

（二）DWZ－6A多功能电法仪的数据处理程序设计

DWZ－6A多功能电法仪中设计了地球物理电法中的各种装置（中梯、测深、联合剖面等）的采集方式，内置各种装置常用的采集参数，并智能处理自然电位、一次电位、供电电流、视电阻率、视极化率、半衰时等地球物理参数，而数据处理程序依据地球物理方法深入处理CS所采集的数据，由此计算出以上各地球物理参数。其中视电阻率和视极化率是激电仪中的重要参数，视电阻率ρS和视极化率ηS的计算公式如下：

地球物理找水方法技术与仪器

DWZ－6A多功能电法仪中主要参数的原理及公式请参照第二章。

DWZ－6A多功能电法仪所采集的信号中存在着一定的噪声，虽然在模拟电路中已进行了滤波去噪处理，但模拟滤波器性能有限，为了提高所设计激电仪中地球物理参数质量，在数据处理程序中加入了软件数字滤波器，其为50Hz带阻型FIR滤波器。

为了提高勘探效率、抑制野外测量中的干扰信号并优化视极化率的测量精度，在数据采集时采用正负交替的矩形脉冲电流供电。正向供电、负向供电测量的二次电位差和总场电位差分别为：△V2p、△V2n、△Vp、△Vn，故DWZ－6A多功能电法仪中采用的视极化率计算公式如下：

地球物理找水方法技术与仪器

以上二次电位差是在发送电路断电后延迟一定时间所测量的结果，故二次电位差与延迟时间存在一定的关系。不同型号的多功能电法仪因延迟时间不同，所测量的结果也不相同，DWZ－6A多功能电法仪中设置了5种断电延迟时间，故其能处理出5种视极化率，同时还可人工输入延迟时间来获得预期断电延时的视极化率参数。

四、DWZ－6A多功能电法仪的功能与技术指标

DWZ－6A多功能电法仪是为适应找水需求而开发的新型智能化的多功能电法仪。即可以找水、找地热，又可以找矿，还可用于工程地质、环境地质、能源地质等方面的地质勘查。DWZ－6A多功能电法仪自配小功率发送机，还可以与10kW以上大功率发送机配套，以短导线的方式工作，用于深部找矿。外配高密度多路电极转换器可以进行高密度电法测量，发送功率较小时用于水文地质勘查、工程地质勘查、环境地质勘查。配10kW以上大功率发送机时可以进行大功率或特大功率的高密度电法测量，用于深部快速找矿。目前，在国际上还没有第二家开发出特大功率高密度电法测量系统（一般只有几百瓦）。DWZ－6A多功能电法仪具有功能多、性能好、参数多、功率大、技术指标高、应用面宽的特点。

DWZ－6A多功能电法仪测量与计算的参数有：视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度、综合参数、偏离度、激发比、相对衰减时、充电率。

DWZ－6A多功能电法仪的主要技术指标：

电压测量范围：±10V

电压测量精度：±0.2％

电流测量范围：±10A

电流测量精度：±0.2％

输入阻抗：大于60MΩ

自电补偿范围：±mV

50Hz抑制：大于80dB

最大供电电压：V

最大供电电流：10A

供电时间：1～99s范围内可任选

接口：USB、RS232

工作温度：－10℃～＋55℃

工作湿度：官方服务官方网站

音频大地电场仪找水原理

音频大地电场法是利用大地电磁场作为工作场源，以地下岩矿石电阻率差异为基础，在地面上测量大地电磁场产生的不同频率的电场分量的变化规律来研究地下地电断面的电性变化，伍伏达到解决地质问题的一种交流电勘探方法。

先将麦克斯韦方程组经过复杂数学运算化为无源区的波动方程，求出一个周期性的特解，然后求出电磁波的穿透深度 电磁波穿透深度δ与介质电阻率ρ，频率f三者的关系）。然后经灶戚过复杂数学运算求得介质电阻率与波阻抗的关系，与电阻率法处理相同，在野外测定的电阻率称为视电阻率，最后转换为 视电阻率与波阻抗频率的关系公式。以上两个公式就是音频大地电场法的基本公式。Hy量在找水和特定方向时可以不考虑。这样公式在频率f为一定时： 而E＝ △V成正比。当 值大，测出△V值也大， 值小，测出△Vs值也小，从野外测得M和N两点电位差大小，便可知地下视电阻率大小（即高阻体或低阻体）。

二、YDD－B型音频大地电场仪简介

山区地形、地质构造及水文地质条件都很复杂，地下水分布又很不均匀。YDD－B型音腔辩携频大地电场仪对基岩中的低电阻的富水构造带的反映很灵敏，它能较准确提供富水带的位置（特别是地形影响较小）。

1.YDD－B型音频大地电场仪的主要应用范围

1）山区找水定井。

2）构造断裂探测（探测断层破碎带、暗河、溶洞及某些不同岩性的接触带）。

3）岩性界面划分、岩脉探测、裂缝探测。

4）岩溶勘测、矿床勘测。

5）地质灾害勘测（隐伏溶洞、岩溶塌陷、隐伏裂缝及断层等）。

2.YDD－B型音频大地电场仪的功能和特点

本机设有500Hz、17.4KHz、22.3KHz选频挡和宽带挡共五个挡位，同时宽带挡设有50Hz陷波与不陷波，可在同一测量点上，得到6个不同频段的读数，对判断观测曲线的异常性质提供了不同的参考资料。

本机设有工频抑制功能，选择宽带档工作时，当工频信号不稳定，对读数干扰较大时，可接通工频陷波器，工频稳定，可关断陷波器。

设有V＋，V－电源检查，当指示电池电压低于7V时，需要换电池。

本机设有溢出指示功能，观测信号超过量程时，首位显示“1”，其余位无字，这时请增大一个测量量程。

读数直观，每秒一次连续显示，能观察天然电场动态变化过程。

配有检查仪器的YDD微型信号发生器，用于现场检查YDD仪器工作是否正常及连接导线的通断。

仪器轻便，操作简单，整机功耗低，选用易购的5号电池供电，成本低，使用方便。

本机全部采用国际上最新高中档大规模IC集成电路，如高精度A/D片、低功耗的四运放等，加以精心研制，所以整机元器件少，功能强，工作稳定可靠。

3.YDD－B型音频大地电场仪的主要技术指标

交流音频电压测量范围：0～mV（分四挡：0～2mV、0～20mV、0～200mV、0～mV）

交流音频电压测量精度：40dB

选频挡选频品质因数：>30dB

频率响应附加误差：3MΩ

测量采样时间：1s

显示方式：3位半液晶显示

供电：12节5号电池连成＋9V、－9V双电源供电

整机功耗：157mW

外形尺寸及质量：21×23×9cm（长×宽×高）、1.5kg