接件3上的阻抗匹配网络，包括电容02工3、04工5和电阻1?9、1?10、1?11，由于电路结构简单，将其制作并安装在一个12芯航空插头内部，该航空插头的芯线定义与首端电连接件I的一致。电路中，电解电容C5与瓷片电容C2—起用作电源线上的退耦电容，电容C3和C4为高频特性较好的瓷片电容，用于正常探测中滤除两差分信号线上的高频干扰；电阻R9用于串行时钟线与串行数据线的阻抗匹配，电阻RlO用于移位寄存器初始化SH/LD信号线的上拉，电阻Rll用以减少两差分信号线间的差模干扰。
[0041]综上所述，本发明的分段式电缆探针组件，在电缆首、尾端分别接有航空插头与航空插座，可多段电缆探针组件进行有序连接使用，探测装置通过自检功能可得到所连接的电缆探针组件数量及类型编码、所有探针的连接状态、电缆芯线的导通状况等信息;双层屏蔽的电缆本体结构，外屏蔽层可有效屏蔽空间电磁干扰，内屏蔽层用于隔离电源和数字信号线的干扰。在探测中，探针接收的天然电场信号采用差分方式传输，极大地抑制了共模干扰，传输线为双绞线且两端接有匹配电阻，可有效的抑制差模干扰。应用本发明的多组电缆探针组件能将探测区域内的天然电场信息进行集中收集，将信息传送给探测装置进行处理分析，有效的解决了传统物探工程中测线布置工程量大、探测效率低的问题;探测装置可通过编程灵活配置各测点的点距和极距，有序地采集各测点数据，减少了探测数据的时空差异，提高了收集信息的可用度。本发明适用于与物探装置连接使用，对天然电场信号进行集中采集，并通过上位机对信号进行分析处理，根据对探测区域内的电场电性分析判断其物理特性。
[0042]本发明应用于天然电场探测的实施例:
图9是某探测仪器使用本发明在探测工程中的布线图，探测仪器使用2段本发明电缆探针组件对某煤矿指定区域进行探测，共布有16根探针，极距、点距均为10m，要求探测深度为:垂深26米(测试频率:3739.71)至96米(测试频率:274.3)，每2米探测一次。经上位机分析软件汇总分析该测线数据得到:图10是使用本发明收集信息经上位机分析所得的四维物探剖面图、图11是使用本发明收集信息经上位机分析所得的横向分解图、图12是使用本发明收集信息经上位机分析所得的纵向分解图。结合剖面分解图，根据所探测的测线数据分析可知:在探针T02至Tll之间垂深84米存在采空区，同时在采空区上方探针T07与T08、T05与Τ06之间有地下水渗透，在采空区下方90米探针Τ04与Τ05之间存在地下水渗透;探针Τ14至Τ15位置存在地层断裂带，在此断裂带上存在水及裂隙。经施工检测发现此探测区域实际情况与本结论基本符合。由此可见，使用本发明对促进天然电场探测工作发展有着重要意义。
【主权项】
1.一种天然电场探测用电缆探针组件，包括首端电连接件(I)、电缆本体(2)、尾端电连接件(3)、探针电连接件(4)、探针(5)和终端匹配器(6)，其特征在于所述首端电连接件(I)用于连接探测装置或上一段电缆探针组件并通过电缆本体(2)与用于连接下一段电缆探针组件或终端匹配器(6)的尾端电连接件(3)相连接，探针(5)通过探针电连接件(4)与电缆本体(2)相连接，每段电缆上均匀分布相距为D的8个探针电连接件(4)，首探针与首端电连接件(I)的距离为t米，尾探针与尾端电连接件(3)的距离为D-t米，该电缆探针组件每段具有类型编码，可多段有序连接使用。2.根据权利要求1所述的天然电场探测用电缆探针组件，其特征在于所述的首端电连接件(I)为一个12芯的航空插头，用于连接探测装置或上一段电缆探针连接组件。3.根据权利要求1所述的天然电场探测用电缆探针组件，其特征在于所述的电缆本体(2)为20芯双层屏蔽电缆，包括内层线芯(2-1)、空隙填充物(2-2)、内屏蔽层(2-3)、内隔离层(2-4)、外层线芯(2-5)、外隔离层(2-6)、总屏蔽层(2-7)、外护套(2-8);由7根内层线芯(2-1)与空隙填充物(2-2)经内屏蔽层(2-3)编织后绕包内隔离层(2-4)，其外均匀分布13根外层线芯(2-5)后绕包外隔离层(2-6)，再由总屏蔽层(2-7)编织后挤压外护套(2-8)而成。4.根据权利要求1所述的天然电场探测用电缆探针组件，其特征在于所述的尾端电连接件(3)为一圆柱体，包括电缆接入口(4-1)、底座(4-2)、上盖(4-3)、控制电路板(4-5)、航空插座(4-7)，所述电缆本体(2)经电缆接入口(4-1)与控制电路板(4-5)、航空插座(4-7)连接，航空插座(4-7)用于连接下一段电缆探针组件或终端匹配器(6)，控制电路板(4-5)在探测装置串行控制下实现探针选择与类型编码输出。5.根据权利要求4所述的尾端电连接件内控制电路板，其特征在于所述的控制电路板(4-5)包括8位串入并出移位寄存器ICl、8位并入串出移位寄存器IC2、8选I模拟开关IC3和IC4、8位拨动开关SW1、8个二极管Dl?D8和8个电阻Rl?R8，通过ICl移出选通控制码到IC3和IC4决定本段电缆的探针选择，电阻Rl?R8和拨动开关SWl设置本段电缆的类型编码通过IC2移出，二极管Dl?D8与本段电缆上8个探针电连接件内的二极管一起用于限幅探针输入信号以保护内部电路。6.根据权利要求1所述的天然电场探测用电缆探针组件，其特征在于所述的探针电连接件(4)包括金属质上盖、绝缘材料下盖两部分，所述电缆本体(2)从上盖的电缆过孔(5-5)穿过并由两个电缆固定件将其固定于内螺纹(5-6)处、电缆外屏蔽连接并用螺钉固定于上盖内螺纹(5-7)、内屏蔽层(2-3)和一外层线芯(2-5)连线至探针检测电路板(5-2)的G端和A端，所述探针(5)由下盖的探针旋入螺孔(5-1)旋入并短接探针检测电路板(5-2)上的两弹性触点。7.根据权利要求6所述的探针电连接件内探针检测电路板，其特征在于所述的探针检测电路板(5-2 )包括磁珠Z1、弹性触点SW2、电容CI和二极管D9，弹性触点SW2检测探针连接状态并导入信号到磁珠Z1，磁珠Zl抑制高频干扰并连接信号到A端，二极管D9与尾端电连接件内控制电路板的二极管一起用于探针输入信号的限幅与保护，电容Cl在探测时起滤波作用。8.根据权利要求1所述的天然电场探测用电缆探针组件，其特征在于所述的探针(5)为一具有良导电性的金属材质细杆，上端部分的螺纹接头(7-1)用于与探针电连接件(4)相连，下端部分的圆锥体(7-3)可使探测杆插入泥土更为容易，中间(7-2)为细长圆柱体。9.根据权利要求1所述的天然电场探测用电缆探针组件，其特征在于所述的终端匹配器(6)包括电容02丄3、04丄5和电阻1?9、1?10、1?11，电容02丄5用作电源退耦，03、04用作信号线滤波；电阻R9用作线路阻抗匹配，RlO用于上拉，Rll用于抑制差模干扰。
【专利摘要】本发明公开了一种天然电场探测用电缆探针组件，包括首端电连接件1、电缆本体2、尾端电连接件3、探针电连接件4、探针5和终端匹配器6；该电缆探针组件每段具有类型编码，可多段有序连接，其首端电连接件1用于连接探测装置或上一段电缆探针组、尾端电连接件3用于连接下一段电缆探针组或终端匹配器6，对所有连接探针、电缆具有自检功能。本发明能将探测区域内的天然电场信息进行集中收集，将信息传送给探测装置进行处理分析，有效的解决了传统物探工程中测线布置工程量大、探测效率低的问题，并减少了探测数据的时空差异、提高了收集信息的抗干扰能力。
【IPC分类】G01V3/12
【公开号】CN105652327
【申请号】
【发明人】黄采伦, 张小娟, 王靖
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月28日