CN203965633U - 智能探针系统 - Google Patents
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Abstract
智能探针系统，包括探测仪器、探测电缆和至少3根探针，还设有至少3个智能选通模块，探测仪器与探测电缆相连，探测电缆分别与智能选通模块相连，每个智能选通模块均与一根探针相连；每个智能选通模块包括1个探针接口电路，每个探针接口电路包括移位寄存器芯片U、模拟电子开关T、NPN三级管Q和电容C。本实用新型操作简单、成本较低、使用方便、探测精度较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能探针系统。
背景技术
物探仪器中，有一类用来探测地下水或地下裂隙等地下物态分布状况的仪器，如地下磁流体探测仪、电法勘探仪等，这些设备都是通过各种形式的探针阵列来接收采集信号。以地下磁流体探测系统为例，信号采集是通过探针及传输电缆来完成的。这样的探针系统有以下几个缺点：1.每根探针均需要一根专用的信号线为其传输信号，这样使得传输电缆内芯线含量较多，电缆重量较重，成本较高，制作也相对复杂；2.在探测时，只有一种方式来完成探测过程，即仪器只能从第一测点开始，按顺序依次测完7个测点，不能灵活变通，而在实际采集信号时，有时需要随时调整采样点位置及探针间距；3.由于传输电缆内芯线含量较多，在信号传输过程中，各信号之间存在较严重的串扰，不利于仪器对信号的分析处理，影响探测精度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种操作简单、成本较低、使用方便、探测精度较高的智能探针系统。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是，一种智能探针系统，包括探测仪器、探测电缆和至少3根探针，还设有至少3个智能选通模块，所述探测仪器与探测电缆相连，探测电缆分别与智能选通模块相连，每个智能选通模块均与一根探针相连；每个智能选通模块包括1个探针接口电路，每个探针接口电路包括移位寄存器芯片U、模拟电子开关T、NPN三级管Q和电容C；
每两个相邻的移位寄存器芯片U之间，一个移位寄存器芯片U的串行输出端Q7′与另一个移位寄存器芯片U的串行输入端DS相连，首端的移位寄存器芯片U的串行输入端DS与探测仪器的中央控制器的第三输出端相连，末端的移位寄存器芯片U的串行输出端Q7′悬空；
每个移位寄存器芯片U的移位时钟端SHcp与探测仪器的中央控制器的第一输出端相连，每个移位寄存器芯片U的锁存时钟端STcp与探测仪器的中央控制器的第二输出端相连，每个移位寄存器芯片U的复位端 和输出使能端均接地，每个移位寄存器芯片U的电源端与电源正极相连，每个移位寄存器芯片U的接地端GND接地；
每个移位寄存器芯片U的并行输出端Q1与一个NPN三级管Q的基集相连，所述NPN三级管Q的集电极分别与电源正极和电容C的一端相连，所述电容C的另一端接地，所述NPN三级管Q的发射级与模拟电子开关T的输入控制端IN相连，所述模拟电子开关T的公共端COM与探针相连，模拟电子开关T的输出端NO与探测电缆相连，模拟电子开关T的电源端与电源正极相连，模拟电子开关T的接地端GND接地。
进一步，所述探针的数量为5～12根。
进一步，所述探针的数量为7根。
与现有技术相比，本实用新型的优点如下：
（1）设有智能选通模块，避免每根探针使用一根专用的信号线为其传输信号，传输电缆内芯线含量较少，操作简单，成本较低。
（2）智能选通模块能够灵活自由地实现探针选通功能，使用
方便。
（3）传输电缆内芯线含量较少，在信号传输过程中，能够有效降低信号串扰，探测精度较高。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图2是本实用新型实施例中探针接口电路图。
图中：1—探测仪器，2—探测电缆，3—探针，4—智能选通模块，U—移位寄存器芯片，Q—NPN三极管，C—电容，T—模拟电子开光，DS—串行输入端，SHcp—移位时钟端，STcp—锁存时钟端，—复位端，—输出使能端， GND—接地端，Q7′—串行输出端，Q1—并行输出端，COM—公共端，IN—输入控制端， NO—输出端。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
参照图1，本实施例包括探测仪器1、探测电缆2、至少3根探针3和与至少3个智能选通模块4，探测仪器1与探测电缆2相连，探测电缆2分别与智能选通模块4相连，每个智能选通模块4均与一根探针3相连，在实际应用中，还可在智能选通模块4与探针3之间接一个驱动电路，用以放大由探针3收集到的信号。
参照图2，每个智能选通模块4包括1个探针接口电路，每个探针接口电路包括移位寄存器芯片U、模拟电子开关T、NPN三级管Q和电容。移位寄存器芯片U选用74HC595D（Philip Semiconductor公司生产的一款8位移位寄存器芯片）；模拟电子开关T选用TS5A12301E（TI公司生产的一款单刀双掷模拟电子开关）。
每两个相邻的移位寄存器芯片U之间，一个移位寄存器芯片U的串行输出端Q7′与另一个移位寄存器芯片U的串行输入端DS相连，首端的移位寄存器芯片U的串行输入端DS与探测仪器1的中央控制器的第三输出端相连，末端的移位寄存器芯片U的串行输出端Q7′悬空。
每个移位寄存器芯片U的移位时钟端SHcp与探测仪器1的中央控制器的第一输出端相连，每个移位寄存器芯片U的锁存时钟端STcp与探测仪器1的中央控制器的第二输出端相连，每个移位寄存器芯片U的复位端和输出使能端均接地，每个移位寄存器芯片U的电源端与电源正极相连，每个移位寄存器芯片U的接地端GND接地。
每个移位寄存器芯片U的并行输出端Q1与一个NPN三级管Q的基集相连，NPN三级管Q的集电极分别与电源正极和电容C的一端相连，电容C的另一端接地，NPN三级管Q的发射级与模拟电子开关T的输入控制端IN相连，模拟电子开关T的公共端COM与探针3相连，模拟电子开关T的输出端NO与探测电缆2相连，模拟电子开关T的电源端与电源正极相连，模拟电子开关T的接地端GND接地。
移位寄存器芯片U的串行输入端DS，接收来至探测仪器1的中央控制器的数据；
移位寄存器芯片U的移位时钟端SHcp和锁存时钟端STcp，接收探测仪器1的中央控制器发出的方波信号；
移位寄存器芯片U的并行输出端Q1，用于控制三极管Q的通断；
Signal0为探针信号， Signal1为探测电缆2采集的信号。
本实用新型的工作原理如下：
对于单个探针节点，若探测仪器1的中央控制器给移位寄存器芯片U发送8位二进制码“01000000”，则移位寄存器芯片U的并行输出端Q1=1为高电平，三极管Q导通，模拟电子开关T也导通，探针3与探测电缆2导通。
若探测仪器1的中央控制器给移位寄存器芯片U发送8位二进制码“00000000”，则移位寄存器芯片U的并行输出端Q1=0为低电平，三极管Q关断，拟电子开关T也关断，探针3与探测电缆2断开。
对于多个探针节点，若移位寄存器芯片U的并行输出端Q1输出为高电平，则与该移位寄存器芯片U对应的探针3选通；若移位寄存器芯片U的并行输出端Q1输出为低电平，则与该移位寄存器芯片U对应的探针3关断。通过上述方式，便可实现探针3的自由选通。
当有3个探针节点联合工作时，各节点的移位寄存器芯片U的移位时钟端SHcp和锁存时钟端STcp均相同，由探测仪器1的中央控制器统一控制；对于控制信号，只有第一节点的移位寄存器芯片U的串行输入端DS与探测仪器1的中央控制器相连通，第二节点的移位寄存器芯片U的串行输入端DS连接到第一节点的移位寄存器芯片U的串行输出端Q7'，第三节点的移位寄存器芯片U的串行输入端DS连接到第二节点的移位寄存器芯片U的串行输出端Q7'。
工作时，如果只选通第二节点，则由探测仪器1的中央控制器控制输出信号，使第一节点的移位寄存器芯片U的串行输入端 DS=“000000000100000000000000”（24位二进制码）；如果只选通第一节点和第三节点，则使第一节点的移位寄存器芯片U的串行输入端DS=“010000000000000001000000”。通过上述方式，便实现了智能选通探针3的功能。同样，当有更多探针3联合工作时，也可依此实现自由选通。
本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (3)
1.一种智能探针系统，包括探测仪器（1）、探测电缆（2）和至少3根探针（3），其特征在于：还设有至少3个智能选通模块（4），所述探测仪器（1）与探测电缆（2）相连，探测电缆（2）分别与智能选通模块（4）相连，每个智能选通模块（4）均与一根探针（3）相连；每个智能选通模块（4）包括1个探针接口电路，每个探针接口电路包括移位寄存器芯片U、模拟电子开关T、NPN三级管Q和电容C；
每两个相邻的移位寄存器芯片U之间，一个移位寄存器芯片U的串行输出端Q7′与另一个移位寄存器芯片U的串行输入端DS相连，首端的移位寄存器芯片U的串行输入端DS与探测仪器（1）的中央控制器的第三输出端相连，末端的移位寄存器芯片U的串行输出端Q7′悬空；
每个移位寄存器芯片U的移位时钟端SHcp与探测仪器（1）的中央控制器的第一输出端相连，每个移位寄存器芯片U的锁存时钟端STcp与探测仪器（1）的中央控制器的第二输出端相连，每个移位寄存器芯片U的复位端 和输出使能端均接地，每个移位寄存器芯片U的电源端与电源正极相连，每个移位寄存器芯片U的接地端GND接地；
每个移位寄存器芯片U的并行输出端Q1与一个NPN三级管Q的基集相连，所述NPN三级管Q的集电极分别与电源正极和电容C的一端相连，所述电容C的另一端接地，所述NPN三级管Q的发射级与模拟电子开关T的输入控制端IN相连，所述模拟电子开关T的公共端COM与探针（3）相连，模拟电子开关T的输出端NO与探测电缆（2）相连，模拟电子开关T的电源端与电源正极相连，模拟电子开关T的接地端GND接地。
2.如权利要求1所述的智能探针系统，其特征在于：所述探针（3）的数量为5～12根。
3.如权利要求2所述的智能探针系统，其特征在于：所述探针（3）的数量为7根。
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