CN103746194A - 一种梅花形柱状的金属电极 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种梅花形柱状的金属电极，属于地质勘探领域，涉及一种金属电极，尤其涉及一种梅花形柱状的金属电极。本发明的电极包括电极主体和连接头。所述电极主体侧面沿长度方向设有凹槽，末端为圆锥结构。所述连接头为螺纹结构。本发明相比同直径的圆柱形的普通金属电极，具有与土壤的接触面积更大，重量更轻，接地电阻值更小，勘探的精度更高等优点。

Description

一种梅花形柱状的金属电极
技术领域
本发明属于地质勘探领域的数据采集器件。
背景技术
目前的电法勘探采用如下三种电极：普通金属电极、液体不极化电极和固体不极化电极。其中，普通金属电极多采用惰性较高的柱状铜电极或铁电极，这种电极野外施工方便，效率高，不需要维护，因此适用最为普遍。但在使用过程中，电极接地无可避免会产生接地电阻。接地电阻是接地电极的对地电阻，对检测结果有着重大的影响。如果接地电阻过大，必然会造成采集的电压或电流值降低，影响采集的准确度。因此在电法类的检测中，需尽量降低接地电极的接地电阻值。电极接地电阻值主要由与接地电阻相接触的土壤的电阻率及接地电极的尺寸决定。由此，降低电极接地电阻的方法分为两类：降低接地电极周围土壤的电阻率；改进接地电极。
在实际的检测工作中，将接地电极插入土壤后，在电极周围浇洒盐水的同时夯实土壤，能够显著降低电极的接地电阻。如果在降低电极周围土壤的电阻率的同时，进一步改进接地电极，则电极的接地电阻还能进一步降低。可以通过增加电极与土壤的接触面积来降低接地电极的接地电阻值。
垂直接地体接地电阻，如图1所示，可通过式(1)计算。
当L>>d时：
R = ρ 2 πL ln 4 L d - - - ( 1 )
式中，ρ为土壤的电阻率，单位为Ω·m，L为电极的埋深，单位为m；d为电极的直径或等效直径，单位为m。
型钢等效直径如表1所示.
表1型钢等效直径
Figure BSA0000096838500000012
根据式(1)可知，在土壤的电阻率一定的情况下，增加电极的埋地深度可以有效的减少电极的接地电阻，同时适当增加电极的直径，增大电极与土壤的接触面积也能够降低接地电极的接地电阻值。当电极埋深超过40cm时，随着埋深的增加，接地电阻的埋深减小趋势变缓。
从表1可知，在同样的接地环境下，如果扁钢、角钢的宽度与圆钢的直径相等，则圆钢的接地电阻值要比扁钢、角钢的接地电阻值小，因此首选圆钢作为接地电极。同样大小的钢管与圆钢相比，能增加与土壤的接触面积，因此钢管的接地电阻值会比圆钢的接地电阻值小。但从实用的角度来看，钢管不如实心的圆钢实用方便。所以在实际应用中，接地电极以圆钢为主。
随着地球物理勘探仪器采集技术的发展，对于数据的精度要求也越来越高，这就要求电极接地电阻能进一步减小。而传统的金属电极随着电极直径的增加，电极的质量也会显著增加，会给操作带来不便。因此，传统的金属电极不能满足这一要求。
发明内容
本发针对现有技术的不足而提供一种梅花形柱状的金属电极；该电极属于地质勘探领域的数据采集器件。该电极与土壤的接触面积大，接地电阻值小，且电极的质量较小，有利于勘探测试的进行。
本发明的技术方案如下：
梅花形柱状的金属电极，该电极包括电极主体和连接头。所述电极主体侧面沿长度方向设有凹槽，横截面形成梅花形状，末端为圆锥结构。所述连接头为螺纹结构。在电极主体侧面开设凹槽，可以增加电极与土壤的接触面积，同时减轻电极的重量。
上述凹槽有3条或多条。
上述凹槽数量优选为5条，均匀分布在电极本体的侧面。
本发明的有益效果：
根据本方案实现的具体产品与传统金属电极进行对比。
表2梅花形柱状的金属电极与传统金属电极对比
Figure BSA0000096838500000021
Figure BSA0000096838500000031
注：以上测试数据与测试区域土壤的含盐量、湿度、温度等土壤特性有关，在其它土质环境下，测试所得数据会有所改变，但不影响梅花形柱状的金属电极与传统金属电极的对比关系。
由表2可知，梅花形柱状的金属电极与传统金属电极相比，梅花形柱状的金属电极的重量轻，与土壤的接触面积大，接地电阻值也明显小于传统金属电极的接地电阻值。
附图说明
图1电极接地示意图
图2一种梅花形柱状的金属电极结构示意图
具体实施方式
为了更好的说明本发明，现结合实施例及附图作进一步的说明。
实施例
一种梅花形柱状的金属电极，如图2所示，包括电极主体1和连接头2。其中，电极主体1为柱状，电极主体1侧面沿长度方向设有凹槽3，截面形成梅花形状4，电极主体末端为圆锥结构5。凹槽3有五条，均匀分布在电极主体1的侧面。凹槽3不仅增加了电极与土壤的接触面积，减小了电极的接地电阻值，而且减轻了电极的重量，节省了材料。电极末端为连接头2，连接头2为螺纹结构，使用时，将连接线缠绕在螺纹上后，套入垫圈，再用螺母进行固定。
通过将本发明应用于地质勘探中，不仅增大了电极与土壤的接触面积，减小了接地电阻值，使测试结果更加准确，同时，也减轻了电极的重量，节省了材料，并且是操作更为方便。

Claims (5)

1.一种梅花形柱状的金属电极，包括电极本体和连接头，电极本体为柱状，其特征在于：电极本体侧面沿长度方向设有凹槽，其末端为圆锥结构。
2.根据权利要求1所述的一种梅花形柱状的金属电极，其特征在于：所述凹槽有3条或多条。
3.根据权利要求1和2所述的一种梅花形柱状的金属电极，其特征在于：所述凹槽数量优选为5条，均匀分布在电极本体的侧面。
4.根据权利要求1所述的一种梅花形柱状的金属电极，其特征在于：所述电极本体多为惰性较高的铜电极或铁电极。
5.根据权利要求1所述的一种梅花形柱状的金属电极，其特征在于：所述连接头为螺纹结构。
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