直流电法仪器原理与结构.doc

直流电法仪器的原理与结构 概述 1电阻率仪 直流电法勘探仪器是用于观测测量电极MN间电位差△UMN，和供电AB回路中电流强度IAB两个参数的专门仪器。通过视电阻率计算公式: 计算出观测点处的视电阻率ρS值。因此，电法仪器观测电位差△UMN△电流强度IAB的精度如何，将直接影响电法资料的可靠性和精确度。在野外条件下，由于各种干扰因素的影响和困难的观测条件，一般测试仪器是不适用的。为适应电法勘探野外工作的需要，对直流电法仪器要求具有高精度、使用方便、抗干扰能力强等特点。 根据直流电法的特点，对电法仪器有以下列特殊技术要求: 1.灵敏度高，测量范围要大。高灵敏度可保证大极距的观测精度，以及有利于减轻供电电源的重量，使整个装备轻便化。要求电位差从50μV一1000mV、电流强度从lmA~5A范围内变化，仪器能保证测量精度。 2.仪器输入阻抗高。当野外接地电阻变化范围较大时，仪器仍能保证读数的准确性。 3.仪器绝缘程度要高。各插孔与机壳间的绝缘电阻州般不小于500MΩ。要能承受较大的直流负荷(如在电压500V0，电流在5A的情况下能正常工作)。 4.抗干扰能力强。对50Hz工业干扰及各种偶然干扰有较强的抑制能力，以保证仪器取得符合要求的测量结果。仪器应当适应野外的工作环境。在野外工作环境多变情况下，要保证仪器高稳定性。 将测量电极M、N与电法仪的测量(接收机)部分相连。在供电回路开关断开(即未供电时)，M、N极之间的极化电位差和自然电位差(统称极差)输入接收机。可以用电法仪内的电位计v测出这一电位差值(在作自然电位观测时)；也可用专门的极化补偿器抵消此极差(在作人工源直流电法时)。 ①能自动转换量程。 ②有自动极化补偿功能。仪器工作开关在“自电”位置时，能自动记忆自然电位差和极化 2．激电仪 激电仪是用作激电法的仪器。当电流流过大地时，由于电化学作用会产生随时间缓漫变化的附加电场，这种现象称为激发极化效应(简称激电效应)。基于观测放电效应引起的电(磁)场变化，来研究地下情况的电法分支方法称为激发极化法，简称激电法。 激电法既可在时间域中，也可以在频率域中观测激电效应。前者称为时间域激电法，一般是通过供电电极点A、B向地下供人一定持续时间(T)的方波电流；并在断电后，观测测量电极M、N之间随时间(t)缓慢衰减的纯激电二次场电位差ΔU2(T,t)的，并按下式计算视极化率 当代的时间域激电仪，并不是测量某一时刻(T或t)的电位差，而是记录其在某一时间间隔(ΔT或dt)内的积分值，然后除以积分时间(称为积分窗口宽度ΔT或dt)，获得其平均值并记录于积分窗口中心时间。 在频率域中观测激电效应，称为频率域激电法，其最常用的方法变种是变频激电法。这种方法向地下供入两个电流强度(振幅)相同、频率分别为fG(高频)和fD(低频)的谐变或方波电流，观测相应频率的电位差(振幅)ΔUfG和ΔUDG，并按下式计算视频散率 无论是时间域还是频率域激电法，它们在野外观测的对象，归根结底还是电位差。所以，激电仪和直流电法仪的基本部分(电位差测量单元)大体上是一致的。不过，激电法观测的是一定供电时间(T)和断电时间(t)或一定频率的电位差，而且通常是由测量仪器直接指示出激电参数,因此，要求激电仪中设计某些时间或程序控制电路和归一或计算电路，故激电仪较一般的直流电法仪更复杂。 高密度电阻率法基本原理 高密度电阻率法是集测深和剖面法于一体的一种多装置、多极距的组合方法，它具有一次布极即可进行多装置数据采集以及通过求取比值参数而能突出异常信息的特点。 20世纪80年代中期，日本地质计测株式会社借助电极转换器首先实现了高密度电法的野外数据采集。 高密度电阻率法可采用的主要装置有：温纳对称四极装置；温纳偶极装置；温纳微分装置；温纳三极装置等5种装置。可采用其中一种或几种装置来测量其视电阻率，对于相同的电极系记录点位置相同。从装置形式来看，高密度电阻率法同其他常规的电阻率法没有多大差异，基本原理相同，都以电阻率的变化为基础。 高密度电阻率法勘探系统的基本特点是：1、将全部电极布设在一定间距的测点上，然后用多芯电缆通过由单片机控制的电极自动换接装置连接到电法仪上;2.测量时，由单片机控制变换电极的排列方式和极距大小以及测点位置，自动完成各测点多极距、多装置形式的数据采集工作，并将测量结果存贮在电法仪内;3.将存贮在电法仪内的测量结果传输到微机内，在微机上进行求取比值参数、计算各种统计误差等数据处理工作，最后根据需要绘制成不同形式的图件。 接收机设计 接收机主要由前端调理模块、数据采集模块和主控模块三部分组成，它的原理框图如图2.2所示。在使用接收机前，需要先对系统进行校准，此时校准模块接入系统中。之后对电极接地状态进行判断，即选择恒流源并联在输入端。上