本发明涉及一种大功率电测微机控制多路电极转换器，属地球物理勘探中电法勘探专用设备。既适用于高密度电测法以及常规电法勘探长测线的大容量数据采集;还能应用于石油、天然气、金属矿等领域的深层大功率勘探中作为电磁勘探系统中的发送（发射）与接收的控制转接装置。

本发明是继前一项发明（发明名称：分布式微机控制多路电极转换器;专利申请号：93 1 07832.6）之后的改型设计。特点是将发送电缆与接收和控制电缆分开，并加大各开关盒中发送电极转换控制信号的驱动能力和对应模拟电子开关的功率容量。从而扩大了其应用范围，不仅能用于电偶源的发送、接收的电极转换;而且也适用于磁偶源的发射、接收的转换，不仅可单系统工作，也可双系统或多系统工作，能构成阵列测线进行接收和发送（发射）的转换，实现三维电法勘探以及深层大功率勘探。

另一改进设计是面板上增设一个字符型液晶显示器和一个小键盘，构成本发明中的单片微机的输入输出外设部件，液晶屏上可显示操作菜单、也可指示本转换器的各种工作状态;键盘用于输入操作功能的选择、工作参数的选择。省却了前发明中面板上的工作模式开关、参数选择开关和通道通断指示灯、报警指示灯，从而精减了整机的硬件，简便了操作，但整机的功能可扩性和可塑性都有所增强。

本装置由带单片微机的主控制器和一套电极转换开关盒组成，其主要技术特征之一是：主控制器由单片微处理机CPU控制系统、逻辑控制接口电路、电极转换控制码发生与发送电路等组成;转换开关盒由功率模拟开关组、控制码串并转换电路、及开关驱动电路组成。转换开关盒安放于测线的各个电极旁并与之相联;主控制器接出两股多芯电缆，一股是发送电缆，内含供电电缆A，B;另一股是接收电缆内含测量电缆M，N、串行控制码线、移位时钟信号线、开关盒工作电源线。两股电缆分别接入0＃开关盒的输入端，0＃开关盒的输出端又接入1＃开关盒的输入端，1＃开关盒的输出端再联到2＃开关盒的输入端，依次类推，形成整个系统的串行控制数据采集链。

本转换器的主控制器采用单片微机做主控部件，利用液晶显示器和小键盘使操作实现了计算机化的人机对话操作方式。开机后单片机首先进行系统自检测和初始化，然后显示出功能选择菜单，操作员可根据显示屏的提示由键盘逐项设定工作模式、极距系数N、电极总数P、系统基本电极组态Ps。本转换器与电测仪主机之间还联接有一股控制电缆，双方采取应答方式进行联络，保证相互之间的同步动作，实现了通道切换和数据采集的自动控制。主控制器在单片微处理机管理之下控制多路电极顺序切换，整机工作时各电极的接通状态在显示屏上有实时的指示。各种工作模式和操作功能都固化在EPROM程序存储器中，按照操作员由键盘所预置的方式和参数，系统自动执行相应的程序。测量时每进行一次电极转换动作，CPU就从串行控制口送出一组程控编码，其码位长度等于电极总数的四倍。控制码经接收电缆传输并逐个移位，由0＃电极转换开关盒向远端开关盒输出，直至控制码全部到位，使每个开关盒都得到四个具有驱动能量的状态控制信号， 盒中的电子开关组包括两个测量电极开关和两个供电开关，便按程序要求分别接通或断开，结果是测线中的电极按既定规律接通四个，并分别联到供电电缆A.B.和测量电缆M.N.上，而其他电极全处于断开状态。

本转换器具有7种工作模式，即：等极距测深模式、对数极距测深模式、温纳四极模式、偶极一偶极模式、微分模式、联合剖面模式、中间梯度模式。工作模式的设定由操作菜单第一项来选择。

本发明主要特征之二是：可灵活选择测量电极的总数（P）和系统电极基本组态（Ps），不受前发明中规定的最大排列P＝120的限制。P表示测线上所需排列的测点总数、Ps表示一次布设下的电极数目。这两项参数由操作菜单第二项进行选择，CPU通过键盘读入该设定，然后计算出每次电极转换所需的控制码位长度。

极距系数是确定极距间隔大小的一个因子（用N来表示），比如说，N＝1时为最小极距等于相邻两电极的距离，N＝2时，极距是N＝1的两倍，依次类推。进入操作菜单第三项可进行极距系数的设定。

主控制器在送出串行控制码的同时，还产生被接通电极通道号的编码信号，经单片机CPU译码和显示信息编排，再送往液晶显示器，实时指示出测量电极排列中的各开关盒的通断工作状态。

该机包含有整机硬件的监控管理程序、7种模式的电极转换程序。温纳四极方式下，所接通的四个电极其排序为：“A.M.N.B.”，电极间隔是N个极距（N＝1～16）。偶极-偶极方式下，电极排序为“A.B.M.N.”;微分方式电极排序为“A.M.B.N.”;联合剖面方式电极排序为“A.M.N....B”或“A....M.N.B”，（把B.或A.固定于无穷远点即大于全电极测线排列总长三倍的远处）。中间梯度测 量方式电极排序为“A，M，N，B”，但供电电极A B是固定在测线排列的两端，而测量电极M，N则按一定极距系数在测线上逐步移动。上述各方式，每步的转换动作都是同向移动接通电极。等极距测深方式及对数极距测深方式，测量是从测线的中心位置开始，电极排序为“A.M.N.B.”，每步将A.M.以及N.B.分别向两侧以等极距或对数关系拉开。总之，在每种模式中每次转换只能将测线中全部电极的其中4个电极分别接通到A.B.M.N四个公共母线输入端，每个电极都具有4种可能的接通状态，在一步转换中CPU必须给出的状态控制码位是4×P，对于每一给定的N值，完成电极全排列的一次扫描测量需作（4×P-3×N）步电极转换，当N＝1变换到N＝16时，微机需给出∑（4×P-3×N）个控制码位，7种工作模式，共给出7×∑（4×P-3×N）个控制码位。

本转换器的优点效果及用途：

1.电极转换的执能部件采用功率模拟开关组，并且将供电电极转换开关组改用大功率模拟开关，使之适用于大功率供电作深部勘探。

2.发送电缆单独分开，便于配接不同的激发源，也就是说本发明既可用作电偶源的发送接收转换控制器，也适用于磁偶源的发射接收转换控制器，即：配合电磁勘探发送设备及接收设备就可组成大排列的电磁勘探系统。

3.发送电缆单独分开，使本转换器不但能单系统工作，（即一台转换器配一台接收主机布设一条测线，发送接收自成体系沿测线进行测量）;也能双系统或多系统工作，（即用两个或三个单系统排列出两条或三条平行的测线，用同步时钟统一节拍，在其中一个系统的发送电极转换动作的控制之下，各系统可同时完成接收各自测线上电极的转换控制和信号接收，这种阵列式的 多系统工作方式，能同时完成一个面积上的多测线测量，有利于进行三维电法勘探。

4.本转换器也可与多通道电测主机配套使用，一个接收通道配接一台电极转换器布设出一条测线，也可实现上述的多测线面积型阵列布设，而且同步简易，工作效率高。

5.本转换器采用字符型液晶显示器和小键盘作整机的主操作部件，简化了操作方法;减少了整机的硬件电路，增加了系统的可靠性;系统功能的扩展和改进就具有了更大灵活性。

6.本转换器对电极总数没有限制，系统的测线电极基本组态Ps也可随意设定，如果P＜＝Ps，要求将P个电极一次布设完毕，在系统启动之后无需搬动测线电极就可完成测量;如果P＞Ps，测量前应布设好Ps个电极，系统启动后，随着测量过程的进展，显示屏会给出提示，要求操作员逐段地将电极向测线前进方向延伸布设，直至整个测线的测量完成。

本设备主要应用于地球物理勘探技术领域。

附图的图面说明：

图1.大功率电测微机控制多路电极转换器面板示意图。

图2.本转换器系统中的主控制器电路原理框图。

图3.本转换器系统中的电极转换开关盒电路原理框图。

图4.大功率电测微机控制多路电极转换控制器应用示意图。

图4a.电极转换开关盒（DS）联线示意图。

图4b.转换开关盒之间的联接电缆。

本发明的具体结构，由以下实施例结合附图作进一步描述。

见图1.所示的主控制器面板示意图。图中的（1）为小键盘，其中：0～9为十个数字键;“.”是小数点;“/”是符号分割键;“Y”是YES键表示输入认可，即读入键值;“N”是NO键表示输入否 定，即删除键值;“复位”是整机总复零键，用作系统初始化。（2）为液晶显示屏，它可显示两行，每行20字符共40个字符。（3）是与转换开关盒相联的一股电缆插头座，内含测量母线M、N以及转换器发出的电极转换串行控制码信号线;（4）是与转换开关盒相联的另一股电缆插头座（内含供电发送母线A、B）;（5）为与电测仪主机之间的同步控制电缆插头座。（6）为与电测主机相联的供电电缆A、B插头座;（7）为与电测主机相联的测量电缆M、N插头座;（8）为本机充电电源插头座;（9）为本机电源开关。

全系统分主控制器和电极转换开关盒两部分组成，其电路原理框图分别见图2.和图3.所示。

图2.的（10）是数据存储器，作控制码运算和数据缓存区之用;（11）是程序存储器固化着监控、自检测、电极转换等功能程序;（12）为单片计算机芯片CPU;（13）为键盘;（14）是键值译码器，它对键盘进行扫描，一旦有按键操作时便读入键值，经译码后送往CPU;（15）是微机系统的数据、地址、控制三总线;（16）为电极转换控制码发生电路，CPU根据操作员所设定的各种工作参数经过运算处理后给出电极转换的每一步所必须给出的控制码;（17）是控制码发送与驱动电路，将控制码变换成串行码方式发送到串行联接于测线排列上的各个转换开关盒中。在主控制器送出的串行控制码的作用之下，按要求一步步将测线上某四个电极分别接通到A，B，M，N母线上;（18）是40个字符的液晶显示器，用于显示整机操作菜单、键盘输入的工作参数、本机工作过程中的各种状态指示;（19）是显示信息编排与缓存电路;（20）是与电测主机进行联络的接口电路，CPU通过该电路向电测主机发出“正在转换电极”和“电极转换完毕”的信号，CPU又从该接口电路读入电测仪主机送来的“正在采集”和“采集完毕”的信号，达到整个系统“电极 转换”和“数据采集”动作的正常同步关系。

图3.所示为电极转换开关盒的电路原理框图。此图的左侧虚线外的部分表示开关盒输入插头座包含的芯线内容，其中（21）为供电电缆A，B，和测量电缆M，N;（22）为电极转换串行控制码输入线;（23）为串行码传输时钟信号线;（24）是提供给开关盒的工作电源（±12V和+5V）;此图右侧虚线外的部分表示开关盒输出插头座所包含的芯线内容;其中的（25）是连接测线上所排列的某一电极的引线端子，其余的芯线都与输入插头座一一对应;图中两虚线之间是转换开关盒的电路部分，有两个测量电极开关（26）和两个供电电极开关（27）并接组成的功率模拟开关组，4个开关的并联端接至某一外电极，两个测量电极开关的另一端分别联到测量母线的M或N上;两个供电电极开关，其电路结构和联接方式都与（26）相同，不同之处是，它们的非公共端是联到供电母线A或B上，所以采用了大功率模拟开关，使得能工作于大供电电流转换的场合;（28）以及（29）为模拟开关通断控制信号的驱动电路，其输出分别联到4个模拟开关的控制端，但（29）中采用了大功率驱动器件，专用于驱动供电电极开关组;（30）是电极转换控制码串并转换电路;（31）是时钟信号驱动电路。

采用本发明的电测系统在野外实际测量时的系统联接示意图见图4。（32）表示电测仪主机，它与本转换器的主控制器（36）之间的联接电缆共三条：MN电缆（34）;AB电缆（33）;控制电缆（35）。主控制器与电极转换开关盒之间的联接是两股多芯电缆（37）和（38），（37）是发送电缆，内含供电电缆A、B;（38）是接收电缆，内含测量电缆M，N、以及电极转换串行控制信号线、移位时钟信号线、开关盒电路低压工作电源（±12V;+5V），一共有八芯。这两股电缆从主控制器的面板引出，分别接至测线排列上离主控制 器最邻近的0＃电极转换开关盒（39）的两个输入插头座，0＃电极转换开关盒的另一侧有对应的两个输出插头座，又引出两股电缆分别联至1＃电极转换开关盒的两个输入插头座上，依此类推，将测线上的所有电极转换开关盒都串接成链。各开关盒还引出一根导线与相应编号的测量电极（40）连接。视不同的勘探要求，做电偶源测量时可采用金属电极或不极化电极做测量电极;做磁偶源测量时可联接发射（或接收）线圈。

图4a.详细描述了转换开关盒在实际应用时的连接关系。图中，（41）所示为开关盒;（42）是发送电缆;（45）是接收电缆;（43）和（46）是开关盒的两个输入插头座;（44）和（47）是对应的两个输出插头座;（48）是电极引线端子;做电偶源测量时，（50）表示测量排列上的电极（金属电极或不极化电极），电极上焊接了一短导线（49），与开关盒上的电极引线端子（48）相联接;做磁偶源测量时，（50）表示排列上的发射或接收线圈。

图4b.描述的是转换开关盒之间的联接电缆。图中，（51）是发送电缆，（54）是接收电缆，它们的一端分别联接着上一个转换开关盒的两个输出插头座（52）和（55），它们的另一端则分别联接着下一个转换开关盒的两个输入插头座（53）和（56）。

这是单个转换开关盒串接方式，可灵活增减电极个数。另外还提供一种以若干电极为一单元的组合电缆（比如：10个电极为基本组合单元），即把10个转换开关盒固定串接起来，在这组合单元的两侧分别装有输入输出插头座，以便组合单元之间的两两相联。这一多盒组合电缆方式简化和加速了现场的电缆布设工作。