WGMD9超级高密度电法系统说明书.docx

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WGMD9超级高密度电法系统说明书

注意事项

1.如果您是首次使用WGMD-9超级高密度电法系统，请您先仔细阅读本手册，并留意其中的注意事项。

2.每次测量工作前，必须确保仪器主机及掌上电脑有电，若电池电量不足，要重新对其进行充电，以免影响测量工作。

3.测量前必须把AB供电电极、MN测量电极以及接收电极接好，严禁将A、B、M、N相互混接。

4.使用集中式高密度开关工作时，直流高压不能高于400V；使用分布式高密度电缆工作时，直流高压不能高于800V。

5.高密度电阻率法进行分布式测量时，除了跨孔偶极装置需要用到两个分布式电缆插座外，其余15种装置只能在两个插座中任接一个。

6.蓝牙无线通讯的有效距离为10米，因此操作员与仪器主机的距离不能超过10米，否则通讯失败，需重新配对蓝牙。

7.在笔记本电脑上控制数据采集：

需先安装蓝牙USB适配器的驱动程序，再将蓝牙USB适配器插到计算机的USB接口上，就可以使用了，程序操作方法与PDA上的操作一样。

8.对于新的工作测线，在测量前，请首先设置正确的工作参数。

9.如仪器显示“过流保护!

”，请关掉电源检查AB是否短路。

10.高密度电阻率测量时，在整个断面的长度内，每根电极的接地电阻相差不要太大，尽量减小接地电阻，以利于供电，若表层土壤干燥，应浇水保证电极接地良好。

11.WDA-1B主机可选择外接直流高压或内置高压电源工作。

如果两者同时使用，则仪器将会根据两者的输出电压幅度选择输出电压较高的一个进行工作。

12.由于WDA-1B主机的内置高压电源输出电流较小，故可以将其应用在电阻率测量方式中，而对于激电测量方式，建议仍然使用外接直流高压。

13.WDA-1B主机仪器包含电池保险，用于高压输出短路时保护内部电路。

若输出短路烧坏保险，可拧开保险插座自行更换一个2A保险即可。

14.仪器不应长期存放在潮湿或有腐蚀性气体环境中。

15.严禁将仪器工作或存放在-20℃以下温度的环境中。

16.下雨时尽量不要开展工作，特别是地表积水太多时更不要开展工作。

17.仪器内置有可充电的锂电池，若仪器长期不用，请每三个月对仪器充电一次，以免因锂电池的自放电损坏电池。

18.锂电池充电温度范围应当在0℃～45℃，在此温度范围之外对电池充电会导致电池过热，还会损害电池的性能，或缩短电池的预期寿命。

特别提醒

在使用PDA对仪器进行操作时，请首先检查PDA的“设置”---“加密”选项，如图1所示。

必须确保该项设置为未选中状态，如图2所示，否则测得的数据文件只能在此PDA上读取，在电脑上将不能打开或处理。

图1

图2

一、熟悉仪器

WGMD-9超级高密度电法系统是我所在多年研制和生产先进电法仪器的基础上，集全中文掌上电脑、蓝牙、24位A/D、大功率控制等当今最新电子技术研制的新一代高密度电法系统，仪器的体积和重量均显著缩小，主要技术指标及功能领先于当前国内外同类仪器，在各种野外复杂环境下能更好地工作。

可广泛应用于金属与非金属矿产资源勘探、城市物探、铁道桥梁勘探等方面，亦用于寻找地下水、确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等水文、工程地质勘探中，还能用于地热勘探。

该系统以WDA-1、1B超级数字直流电法仪为测控主机，可通过选配WDZJ-4或WDZJ-120多路电极转换器、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；也可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、三维高密度电阻率测量、分布式二维高密度激电测量。

系统具体测量功能及构成如下：

主机

转换器或适配器

直流高压电源

电缆、电极

集中式二维高密度电阻率测量

WDA-1

WDZJ-4或WDZJ-120

多路电极转换器

外接

集中式高密度电缆、电极

WDA-1B

内置200V

或外接

分布式二维、三维高密度电阻率测量

WDA-1

无

外接

分布式高密度电阻率开关电缆、电极

WDA-1B

内置200V

或外接

分布式二维高密度激电测量

WDA-1

无

外接

分布式高密度激电开关电缆、电极

WDA-1B

内置200V

或外接

（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，内置的96V供电电源（仅WDA-1B型）能胜任绝大多数地区高密度电阻率测量任务。

●先进的测控方式——所有电极排列全部采用滚动测量方式，通过移动电极可使断面无限接续，断面收尾亦变得轻而易举；单点复测、从任意点起测均能随心所欲。

●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7200W（1200V×6A）的供电能力、64Vp-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。

●蓝牙技术、无线遥控——国际、国内首创由带蓝牙无线通讯技术的掌上电脑遥控仪器主机，距仪器主机10米范围内，可轻松实现设置参数、启动测量、传输显示测量结果，体会到前所未有的方便。

●掌上电脑操控、功能强大——全中文掌上电脑实现人机界面及采集控制，采集参数设置、数据显示与存储、高密度电法色谱图绘制等快捷直观，让您轻松完成野外测量工作。

●易扩展、无限可能——数据采集控制及数据的存储全部由掌上电脑完成，数据存储器容量的扩展、采集软件功能的扩充（如增加特殊高密度测量装置）将更易于实现。

●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。

●强大的掌上电脑功能——在高硬件配置的基础上，掌上电脑还配备了众多实用软件、用户可进行日程安排、无线上网，还可使用移动Word、Excel、PowerPoint、MediaPlayer等软件进行移动办公和娱乐。

●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。

●灵活的控制选择——亦可使用笔记本电脑对仪器主机进行遥控，完成测量工作。

（二）仪器的主要技术指标

1、集中式高密度电法系统：

（1）、WDA-1、1B超级数字直流电法仪（测控主机）

①、接收部分

□电压通道：

±32V（24位A/D）

测量精度：

当Vp≥5mV时，±0.2%±1个字

当0.1mV≤Vp＜5mV时，±1%±1个字

□输入阻抗：

＞50MΩ

□视极化率测量范围：

±1%±1个字

□Sp补偿范围：

±10V

□电流通道：

6A（24位A/D）

测量精度：

当Ip≥5mA时，±0.2%±1个字

当0.1mA≤Ip＜5mA时，±1%±1个字

□50Hz工频干扰（共模与差模干扰）压制：

优于80dB

②、发射部分

□最大发射功率：

7200W

□最大供电电压：

±1200V

□最大供电电流：

±6A

□供电脉冲宽度：

1～60秒，占空比为1：

1

③、其他

□体　　积：

270mm×246mm×123mm（WDA-1）

340mm×295mm×152mm（WDA-1B）

□重　　量：

≤4kg（WDA-1）

≤6kg（WDA-1B）

□工作温度：

-10℃～+50℃，95%RH

□储存温度：

-20℃～+60℃

□仪器电源：

内置7.4V4AH可充电电池（或外接12V电源），可连续工作

　　20个小时以上。

□主机接口：

A、B、M、N，直流高压，充电及外接电瓶，2个与分布式

　　高密度电缆接口，RS-232，蓝牙

④、掌上电脑：

WindowsMobile5.0系统，640×480真彩液晶显示屏，128MBFlashROM/64MBSDRAM，1GB的SD或CF卡，蓝牙、USB串口，2块原装可充电电池，含移动Word、Excel等多种软件。

⑤、内置供电电源（仅WDA-1B型）：

最大电压200V（分50V、100V、150V和200V四档），最大电流0.7A。

（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：

450VDC

□最大工作电流：

2.5ADC

□仪器电源：

1号电池（或用同样规格的镍镉电池）8节

□工作温度：

-10℃～+50℃

（3）、WDZJ-120多路电极转换器（选配）

□转换电极数：

120路/台

□绝缘性能：

≥500MΩ

□最大工作电压：

500VDC

□最大工作电流：

2.5ADC

□仪器电源：

内置7.4V4AH可充电锂电池，可持续工作20小时以上。

□工作温度：

-10℃～+50℃

（4）、集中式二维高密度电阻率电缆（选配）

□电缆：

32芯，外径Φ6mm

□最大工作电压：

450V

□最大工作电流：

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）、WDA-1、1B测控主机（技术指标同上）

（2）、分布式二维、三维高密度电阻率、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

□数量：

由用户订货时指定

□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）

□最大工作电压：

800V

□最大工作电流：

3A

□电缆绝缘：

A、B供电线间及其与低压线间≥1000MΩ/1000V

低压线间≥500MΩ/500V

□工作温度：

-20℃～+70℃

（3）、分布式二维、三维高密度电阻率、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

□数量：

由用户订货时指定

二、集中式二维高密度电阻率测量

该系统是以WDA-1、1B超级数字直流电法仪为测控主机，通过选配我所研制的WDZJ-4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WDA-1、1B主机对应接线柱相连。

□M、N：

信号接线柱，测量时与WDA-1、1B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”。

□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，接收或传递主机控制命令时该指示灯亦闪烁。

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仪器用的1号电池一般工作满10小时就更换，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）工作原理

图2-2高密度电阻率测量系统布线示意图

图2-3高密度电阻率测量系统野外施工布线示意图

WDA-1、1B主机通过RS232串行口控制WDZJ-4多路电极转换器，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。

WDA-1、1B主机会自动将图中的WDZJ-4多路电极转换器编为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多路电极转换器的“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，WDA-1、1B主机会自动将新的WDZJ-4多路电极转换器编为2号，与新WDZJ-4多路电极转换器相连接的电极编号为61～120号。

（三）操作说明

1.开启仪器并启动系统程序：

打开主机电源；开启掌上电脑的电源，依次点击“开始”→“资源管理器”→“SD卡（或CF卡）”→“WDA-2DR”进入系统程序，程序界面如下图。

图2-4

2.蓝牙配对：

本仪器采用蓝牙无线通讯技术，所有操作均由掌上电脑（PDA）通过蓝牙端口发送到仪器，所以测量前应先进行蓝牙配对，保证仪器与PDA通讯正常。

蓝牙配对具体操作步骤如下：

（1）、启动系统程序进入测量界面后，通过点击“菜单”→“蓝牙配对”（图2-5），进入图2-6所示的蓝牙配对界面对PDA蓝牙与仪器主机蓝牙配对。

首先选择正确的蓝牙端口（不同掌上电脑的蓝牙端口可能有所不同：

戴尔、惠普PDA应选择COM8端口，宏基PDA应选择COM6端口等），点击端口下的“蓝牙配对”或右上角的“OK”按钮执行配对操作，若点击“退出”将退出程序。

图2-5图2-6

【注意】：

仪器为了验证用户的合法性，有些时候启动系统程序进入测量界面前，系统将直接弹出图2-6的蓝牙配对界面，此时必须将蓝牙配对后才可以进入测量界面。

（2）、点击“蓝牙配对”后，PDA设备将进入蓝牙搜索界面，或再点击屏幕左下方的“刷新”按钮，仪器将进行蓝牙搜索并将搜索到的所有设备都显示在屏幕中（图2-7所示）。

选择点击需要进行配对测量的设备名称，在图2-8界面中利用模拟键盘输入配对密码1234，并点击右上角的“OK”按钮确定，即可完成配对，同时程序主界面将弹出“蓝牙配对完成”提示框。

仪器出厂设定的配对密码为：

1234。

图2-7图2-8

3.设置参数：

（1）新建断面：

如图2-9所示，通过点击“菜单”→“新建断面”，进入图2-10界面，需要对以下各项进行设置：

图2-9图2-10

断面名称：

断面是与测线位于同一平面的所有测点的集合。

断面名称表示野外施工中一个断面的名称，也是存盘的文件名。

剖面总数：

剖面是同一深度上各测点的集合，剖面总数即沿深度方向测量的剖面总数。

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。

电极总数：

表示仪器当前所用电缆上的电极抽头总数。

【注意】：

在跨孔偶极时，电极总数指单边电缆上的电极抽头总数。

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。

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。

图2-11图2-12

（2）选择测量装置（图2-11）：

测量装置：

有15种测量装置可选择，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。

跨极测量：

跨极测量是指在进行高密度测量切换电极时计算电极号，不再以一个电极间距为单位，而是用二倍电极间距为单位来计算。

这样来模拟更大电极间距的电缆来进行高密度测量。

例如：

用5米间距电缆来模拟10米间距电缆测量高密度，用此功能就能很方便的实现。

注意：

如果是跨极测量断面，【剖面总数】需要设置为偶数。

这样才能保证能测量到您设置的最大剖面。

例如【剖面总数】设置为16，在测量完成后，可以看到剖面16的数据。

而【剖面总数】设置为17，测量完成后并没有剖面17的数据，最大只能看到剖面16的数据，这是跨极断面的特性所决定的，所以【剖面总数】最好设置为偶数。

AB距离：

不用。

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间距数由操作员在此处设定；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。

MN间距数：

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。

自定义断面颜色（图2-12所示）：

“按最大最小值自动分配”按钮是按照“最大值”和“最小值”输入框中的数值自动分配颜色；“默认分配”按钮是按照当前断面电阻率的最大最小值自动分配颜色。

可选择“对数规律分配”或“线性规律分配”方法。

图2-13

注意：

断面名称不能相同，不能修改已有断面的参数，若要更改参数，只能重新输入一个新的断面名称，如图2-13所示。

（3）设置控制参数：

如图2-14所示，通过点击屏幕下方快捷按键或通过“菜单”→“控制参数”可进入控制参数设置界面（图2-15），需要设置的参数包括剖面、供电、自电等。

这些参数都有一个出厂默认值，若要恢复默认设置，点击屏幕左下方的“恢复出厂设置”即可。

图2-14图2-15

剖面：

开始剖面号：

仪器在测量时，从该剖面号启动测量。

仪器出厂设定的开始剖面号为1。

结束剖面号：

仪器在测量时，测量到该剖面号结束。

仪器出厂默认的结束剖面号为16。

注意：

结束剖面号不能小于开始剖面号。

供电：

如图2-16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2-16

自电：

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，WDA-1、1B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。

梯度阈值可选：

10、20、50、100、200、500，单位为mv/s，可根据实际地质情况进行选择。

出厂设置的梯度阈值为100mv/s。

选择的梯度阈值越小，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。

超限延时可选：

500、1000、2000、3000、5000，单位为ms。

出厂默认值为2000ms。

开关：

选择“集中式”。

断面自动收尾：

用户可在此处选择是否执行断面自动收尾功能。

若选择“断面自动收尾”，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下图所示：

图2-17收尾断面形状示意图

如果希望进行滚动测量，则取消该选项，系统将自动提示电极的移动信息，如图2-18所示，按照信息提示要求，将前面的电极移动到后面，并选择点击“是”按键，进行连续滚动测量，如果选择“否”，仪器将自动完成断面收尾工作。

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。

图2-18

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2-18所示对话框。

此时按图2-19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，点击对话框中的“是”按键，继续测量。

图2-19集中式测量中电极移动方法

（4）查看参数：

设置完断面的所有参数，在进行测量之前，建议点击屏幕下方的快捷按钮或通过“菜单”→“显示断面参数”（图2-20）来查看当前断面参数（图2-21）。

若发现参数有误，可以立即进行修改。

图2-20图2-21

4.测量（如图2-22）：

图2-22

（1）自检：

在集中式测量中，WDA-1、1B主机要通过WDZJ-4多路电极转换器连接电缆，电极开关布置在WDZJ-4仪器中，故自检是检测WDZJ-4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，具体操作方法请参考附录三。

（2）断面测量：

对于一新建断面，点击“断面”按钮后，开始断面测量，并自动保存数据，数据保存在PDA的SD卡或CF卡的“WDA-2D”文件夹中。

测量中可点击“暂停”按钮停止测量，要恢复测量点击“继续”按钮即可。

测量完成后将显示“断面测量完成”，此后不能再对本断面进行测量，只能进行“单点测量”。

【注意】：

断面测量过程中仪器的高密度工作指示灯呈高频闪烁，若测量中发现该指示灯呈低频闪烁，则表示所接的WDZJ-4多路电极转换器电压过低，此时应更换WDZJ-4中的电池，以免影响测量工作。

（3）单点测量：

测量单个测点，测量后自动保存。

若对于已测断面中某一测点的测量结果不满意，可以通过本功能重新测量。

（4）测量接地电阻：

测量每根电极的对地电阻值。

点击屏幕下方的快捷图标（图2-22）进入测量界面，可选择一道或二道测量。

若测得的接地电阻大于报警门限，系统提示过大。

报警门限的最大输入值为20K。

（5）电极箱电压：

本功能可获取WDZJ-4多路电极转换器的电池电压状态，即显示电压“正常”或“过低”。

如果测量中需要多个电极箱串联扩展电极数，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，建议更换转换器中的电池，以免影响测量工作。

（6）测量电池电压：

测量WDA-1、1B主机的电池电压。

也可点击主屏右下方的电池图标快捷键进行测量。

5.断面显示（图2-23）：