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音频大地电场仪采用的方法为音频大地电场法,是电磁法的一种,音频大地电磁测深法的观测质量与测点所处环境关系很大,尤其是在山区开展工作,为得到正确的解释结果,需对地形影响进行校正。由于音频大地电场仪所利用的是大地中天然交变电场信号,受地形、地貌、时间等因素影响小,并且体积小、重量轻、携带方便,符合野外工作条件对地质仪器的要求。因此,广泛应用于基岩山区地下水勘查中,可以在其它物探仪器无法开展工作的地区进行地下水勘查。
在自然条件下,音频大地电场仪利用频率在音频范围内的天然大地电场作为场源,在地面沿一定的剖面线逐点测量电场强度,它所观测到的大地变化情况,基本反映了相应剖面上电阻率的变化情况,这种电阻率的相对变化又与基岩地区的富水构造带有关。因此,结合地质构造情况,分析大地电场曲线的变化特点,可达到在基岩地区寻找地下水的目的。原音频大地电场仪将采集到的天然电场信号,经处理后,显示在仪器面板的液晶屏上,没有实现数据处理的自动化。因此,在野外工作时,操作人员一边测试,一边手动记录数据非常不便,同时有可能存在人为误差。在电子产品更新快速的今天,原音频大地电场仪的工作方式显得落后,因此有必要将原仪器改型,使之适应市场的需求。因此,论文的目的就是通过对音频大地电场仪的改型,实现音频大地电场仪数据记录、存储自动化,使其功能更加完善、操作方便。
论文在参考了国内外单片机控制技术的基础上,通过对测试环境和需要解决问题的分析,采用软硬件的抗干扰技术来提高系统的可靠性和稳定性。在设计中,通过精心选择元器件,在硬件电路设计中采取一些抗干扰措施,如采取滤波技术、屏蔽技术和接地技术等,来提高仪器的抗干扰能力;考虑到野外测试环境复杂,测线、测点的分布较随机,在控制软件设计中,对测线的重复与反向、测点的加密与重复及无效测点在数据存储时,采用数据标志格式,使数据输入计算机后,能够对测线和测点的类型加以识别。针对音频大地电场仪野外工作环境的复杂性,应用汇编语言,最终开发出一套适用于音频大地电场仪改型系统的测控软件。
论文在参考了数据库技术、面向对象的编程技术的基础上,针对测试数据的特点,以野外实测数据为基础,应用VisualBasic6.0作为可视化编程工具,采用MicrosoftOffice公司的关系数据库Access存储数据,利用VisualBasic6.0的绘图功能,最终开发出一套实用性强、用户界面友好的数据处理系统。这样提高了测试数据处理的效率,同时实现了数据处理、绘图的自动化,避免手工操作的不便和重复劳动。
通过本论文的研究,得到了一些有指导意义的结论:
(1)音频大地电场仪采用的方法是音频大地电场法,该方法在寻找地下水方面是一套行之有效的方法。
(2)音频大地电场仪改型系统设计中采用硬件、软件相结合的抗干扰措施,保证系统的长期、稳定地运行,提高了系统的可靠性与稳定性。
(3)CPU与时钟芯片、存储芯片的接口,采用I2C总线,大大减小了电路板的面积,从而减小了仪器的体积,使仪器更适合于野外工作。
(4)在键盘接口电路设计中,大部分键为多功能键,每个键具有数字档和命令档双重功能。命令档与数字档在使用中自动切换,方便用户使用。
(5)综合分析大地电场测试数据的特点,将理论与实际相结合,按照实际需要和软件工程的要求,采用模块化、结构化的程序设计思路,采用面向对象的程序设计方法,研制出一套功能较完整、结构合理,并且能提供给用户良好的图形界面和友好的应用环境,方便用户操作的可视化应用软件,完成数据处理、存储、分析、成图等大量繁重工作的自动化。
改型后的音频大地电场仪与原仪器相比,具有测量效率高,不存在手工记录中的人为误差;具有人机交互界面,方便用户操作;后续处理软件中具有绘图、打印功能等优点。同时,该仪器还存在一些不足之处,如软件界面需要进一步完善,绘图功能还需进一步扩充,硬件方面也需要进一步改进,如降低功耗,降低成本等,以便更好地满足野外测量的需要。