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、CS5532、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CS5532实现对数据的高精度采集,本部分包括uClinux系统中的CS5532的底层驱动程序和应用程序 。在编写CS5532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CS5532的控制主要包括采样率的控制、A/D增益的控制 。CS5532底层驱动程序主要包括模拟SPI、CS5532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,CS5532设备驱动程序只需要file_operations结构中的open、ioctl、release、read函数 。CS5532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CS5532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 。
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