一、 高密度電法儀的歷史
（一）代高密度開關(guān)
上世紀(jì)九十年始研發(fā)高密度電法儀器。將十幾根電線拉到簡易的箱體上，用插頭逐個(gè)換線，測量速度慢，容易出錯(cuò)。
用波段開關(guān)手動(dòng)選擇電極連線進(jìn)行測量，速度慢。
用微機(jī)控制刷型機(jī)械開關(guān)進(jìn)行測量，速度提高了，但儀器笨重，故障率高。
（二）第二代高密度開關(guān)
用微機(jī)控制繼電器開關(guān)進(jìn)行高密度電阻率測量，這種多路電極轉(zhuǎn)換開關(guān)屬于第二代產(chǎn)品。此類高密度電法儀的特點(diǎn)是：一次布置幾十根電極，由單片機(jī)控制，進(jìn)行多種排列裝置的變換，自動(dòng)改變極距連續(xù)掃描測量，測量速度大大提高。其主要弱點(diǎn)如下：電測儀主機(jī)與高密度開關(guān)相分離，攜帶不方便；集中式高密度開關(guān)采用電纜多，并且加長線重疊，在野外施工不方便；儀器系統(tǒng)本身不帶PC機(jī)，需要到室內(nèi)處理資料。目前國內(nèi)生產(chǎn)的多數(shù)高密度電阻率儀基本上屬于這種類型的儀器。
（三）第三代高密度電法儀
第三代高密度電法儀多數(shù)采用工控機(jī)控制，性高；現(xiàn)場實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)；道數(shù)多，高達(dá)數(shù)百道；電阻率與極化率可以同時(shí)測量。一次可以完成電剖面與電測深的組合，數(shù)據(jù)量大，獲取的地質(zhì)信息豐富，有利于地質(zhì)資料的綜合解釋；可以實(shí)時(shí)顯示測量剖面。上世紀(jì)九十年代后期開始開發(fā)分布式高密度電法儀。
美國AGI公司的儀器采用單片機(jī)控制，用16線X 30字節(jié)的LCD小顯示片顯示；可以測量極化率；價(jià)格高，維修不便；機(jī)外處理數(shù)據(jù)。德國DMT公司的儀器道數(shù)多，但是采集盒重，地址不能隨意編碼與更改，施工不便；價(jià)格高，維修不便。
（四）多功能高密度電法影象測量系統(tǒng)
吸收國外儀器的優(yōu)點(diǎn)，克服儀器的不足，采用新技術(shù)、新器件，開發(fā)的DCX—1多功能高密度電法實(shí)時(shí)成像儀具有獨(dú)創(chuàng)性。
● 專利技術(shù)（采用國家專利技術(shù)，突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式）
● 多功能（高密度電阻率與極化率同時(shí)測量）
● 實(shí)時(shí)處理（工控機(jī)實(shí)時(shí)處理、現(xiàn)場顯示測量剖面）
● 智能化（分布式采集器自動(dòng)分配地址、任意串接）
● 覆蓋電纜（雙向覆蓋電纜“滾道”覆蓋測量，野外布線簡便）
● 復(fù)合開關(guān)（復(fù)合開關(guān)控制，工作）
● 自動(dòng)補(bǔ)償（自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償自然電位）
● 方便快捷（電纜輕，野外布線快捷）
儀器系統(tǒng)具有的特點(diǎn)是：
1、采用嵌入式PC104工控機(jī)，大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與性；野外實(shí)時(shí)顯示電剖面。
2、本系統(tǒng)采用筆記本硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，可以滿足野外長時(shí)間施工的工作需求。
3、系統(tǒng)采用視窗化、嵌入式實(shí)時(shí)中文控制與處理軟件，便于野外操作。
4、本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多種工作模式的轉(zhuǎn)換。
5、本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)測量，實(shí)現(xiàn)多道、長剖面的連續(xù)測量。
6、計(jì)算機(jī)與電測儀一體化，攜帶方便。
7、分布式智能采集器串聯(lián)在一根細(xì)電纜上，地址隨機(jī)分配，在任何位置都可以測量，施工便捷。
8、電路具有過壓、過流、開路的快速保護(hù)功能。
9、本系統(tǒng)即可以做高密度電阻率測量，又可以同時(shí)做高密度極化率測量，應(yīng)用范圍更寬。
10、由于儀器的性能好、價(jià)格比國外儀器的價(jià)格低，維修方便，可以滿足更多用戶的需求，是國內(nèi)用戶升級(jí)換代的產(chǎn)品。
二、DCX—1高密度電法實(shí)時(shí)成像儀的組成與指標(biāo)
（一）結(jié)構(gòu)組成
該系統(tǒng)由DCX—1A型電阻率層析實(shí)時(shí)成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（集中式）、DCX—1B型電阻率層析實(shí)時(shí)成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（分布式）所組成。即采用統(tǒng)一設(shè)計(jì)的主機(jī)，通過外配兩種類型的多路電極轉(zhuǎn)換裝置而構(gòu)成兩種結(jié)構(gòu)形式的電阻率層析成像系統(tǒng)。
測量主機(jī)采用嵌入式PC104工控計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的中心控制上位機(jī)，10.4”彩色液晶顯示屏顯示數(shù)據(jù)與剖面圖；系統(tǒng)采用視窗化、嵌入式實(shí)時(shí)中文控制與處理軟件；單片機(jī)是面向電極轉(zhuǎn)換、高壓供電以及數(shù)據(jù)采集通道電路的邏輯控制下位機(jī)。
DCX—1多功能高密度電法實(shí)時(shí)成像儀的結(jié)構(gòu)見下圖。
A
M B
N
R T
（A） DCX—1A型集中式實(shí)時(shí)電成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
通過測量主機(jī)的控制接口，外接多路電極轉(zhuǎn)換器。多路電極轉(zhuǎn)換器是一個(gè)獨(dú)立箱體，具有以下兩個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。改革了常規(guī)的開關(guān)轉(zhuǎn)換陣列電路，通過軟、硬件相結(jié)合的辦法實(shí)現(xiàn)復(fù)合式控制結(jié)構(gòu)，硬件精簡了1/3，儀器的重量和功耗也隨之減少；采用雙向覆蓋電纜結(jié)構(gòu)，方便“滾道”測量，改變了以前集中式轉(zhuǎn)換器與電極聯(lián)接的布線麻煩、查線困難的狀況。
DCX-1A實(shí)時(shí)電成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)野外布線示意圖
組成120道系統(tǒng)，儀器居中安放，每側(cè)5條串接電纜，可接電極60支，兩側(cè)共120個(gè)電極。 |
每段電纜芯線為60芯，有12個(gè)用來連接電極的電連接點(diǎn)，兩端均有插頭，插座，無方向性。 |
實(shí)現(xiàn)“滾道”式覆蓋測量：如需要向左側(cè)延伸測量剖面時(shí)，將電纜10號(hào)電纜及電極移到0號(hào)位置，其余電纜電極不動(dòng)，儀器移到4號(hào)與5號(hào)電纜中間；如需要向右側(cè)延伸測量剖面時(shí)，則將1號(hào)電纜及電極移向11號(hào)位置與10號(hào)電纜串接。此時(shí)將儀器移到6號(hào)與7號(hào)電纜中間，實(shí)現(xiàn)每側(cè)60個(gè)電極共計(jì)120個(gè)電極。如需要進(jìn)一步延伸則依照上述規(guī)律向前移動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)“滾道”式覆蓋測量。
（B）DCX—1B型分布式實(shí)時(shí)電成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
通過測量主機(jī)的控制接口，對串接在測量電纜上的智能電極采集器發(fā)送控制指令，相應(yīng)序號(hào)電極盒中的開關(guān)陣列按照測量要求分別接通到A，B，M，N四母線上。 設(shè)計(jì)特點(diǎn)是每個(gè)開關(guān)盒內(nèi)有一個(gè)微型控制芯片，使主機(jī)指令逐級(jí)下行傳遞，反饋信息碼又可逐級(jí)上行送回主機(jī)，增強(qiáng)系統(tǒng)的工作性，電纜輕便。
分布式 DCX-1B實(shí)時(shí)電成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)野外布線示意圖
DCX-1B每串電纜有6個(gè)采集盒，可根據(jù)需要串接電纜，可以多達(dá)上千道。每個(gè)智能采集盒自動(dòng)定位、隨意串接、無編號(hào)順序限制，施工方便。
（二）標(biāo)準(zhǔn)配置
★DCX—1A多功能高密度電法實(shí)時(shí)成像儀標(biāo)準(zhǔn)配置：
▲DCX-1多功能電法儀
▲DCX-1A多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。
▲DCX-1A覆蓋電纜：標(biāo)準(zhǔn)配置120道，可以擴(kuò)展。
▲電極：銅電極Φ12x320mm
★DCX—1B多功能高密度電法實(shí)時(shí)成像儀標(biāo)準(zhǔn)配置：
▲DCX-1多功能電法儀。
▲DCX-1B智能型分布式采集器：包括電纜和采集盒，標(biāo)準(zhǔn)配置120道，可以實(shí)現(xiàn)多組256道組合。
▲電極：銅電極Φ12x320mm。
（三）主要技術(shù)指標(biāo)：
1、電壓測量范圍：±4V；精度優(yōu)于±0.3% ;分辨率：1μV
2、電流測量范圍：±4A；精度優(yōu)于±0.5%;分辨率：1μA
3、供電電壓/電流：主機(jī)700V/±4A
4、工頻抑制： 優(yōu)于—80 dB
5、輸入阻抗： ≥20MΩ
6、自電補(bǔ)償方式及范圍：全量程跟蹤式自動(dòng)補(bǔ)償。
7、工作環(huán)境溫度：-10℃ ∽ +50℃
8、測量裝置模式：溫納、偶極-偶極、微分、聯(lián)剖、對稱四極、三極測深、三極滾動(dòng)、二極測深、二極剖面等；可根據(jù)用戶需求增加各種特殊裝置。
9、可以同時(shí)測量高密度電阻率和極化率。
10、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：PC104工控機(jī)、40G硬盤、10.4”彩色液晶顯示屏。11、工作電源：12V免維護(hù)鉛酸蓄電池
12、最大濕度：95％RH
13、存儲(chǔ)溫度：-20℃－60℃
14、體積：370x240x360mm
15、重量：8Kg
DCX-1A多路轉(zhuǎn)換開關(guān)指標(biāo)
1、 最大輸出電壓:±400V
2、 最大輸出電流：±2A
3、 道間距：1－10米（用戶選擇）
4、 體積：370x240x360mm
5、 重量：8Kg
6、 基本配置：120道（240道系統(tǒng)需要訂貨）
7、 電纜護(hù)套：寬溫聚胺脂材料，外徑9MM
8、 電纜倒數(shù)12道/串
9、 電纜重量：6kg/串
10、 多種測量模式可選
DCX-1B智能型分布式采集器指標(biāo)
1、 電纜護(hù)套：寬溫聚胺脂材料，外徑8MM
2、 開關(guān)盒數(shù)：6道/串
3、 重量：3kg/串
4、 開關(guān)盒間距：1－10米（用戶選擇）
5、 開關(guān)盒尺寸：25x200mm（含接頭）
6、 最大輸出電壓：±400V
7、 最大輸出電流：±2A
8、 一根電纜可以連接多組256個(gè)智能電極組，自動(dòng)分配地址，無編號(hào)順序限制，任意串接，施工方便
9、 多種測量模式可選
三、 主要用途
· 工程地質(zhì)：各類巖土探測與分層、地下管道與其它物體探測
· 水文地質(zhì)：探測地下水、探測水 底地質(zhì)結(jié)構(gòu)、探測地?zé)?/span>
· 地質(zhì)找礦
· 環(huán)境地質(zhì)：探測溶洞、地下空洞、堤壩滲漏、斷層、山體滑坡、塌陷以及其它地質(zhì)災(zāi)害
· 古墓及地下建筑體探測
· 監(jiān)測地震前兆變化
· 油井壓裂裂縫方位探測、注水井水流方向探測
· 油井單井電阻率成像探測
