CN104181394A - 一种岩矿石标本电阻率测量方法 - Google Patents

Abstract

一种岩矿石标本的岩矿石标本电阻率测量方法，将电阻箱一端与岩矿石标本一端连接，电阻箱另一端与岩矿石标本的另一端之间施加给定电压，先将电阻箱的阻值调整到一个比较大数值，保证给定供电电压下即使岩矿石标本电阻率很低电阻箱也通过安全的供电电流，如果流过电阻箱的电流比较大，则增大电阻箱的阻值R1，然后再重新测量U1和U2，计算R2和电阻率。本发明避免了电流的直接测量，通过测量加载在电阻箱高精度的电阻上的电压来实现对电流的高精度测量，避免了直接用电流表测量电流导致的电流过大或过小而无法测量的问题。

Description

一种岩矿石标本电阻率测量方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，具体涉及岩矿石标本电阻率测量方法。

背景技术

电法勘探是固体矿产、地热、地下水和油气勘探的主要地球物理方法。岩矿石标本电阻率为电法勘探设计和电法勘探数据解释提供必要支撑数据，是电法勘探必用的关键参数。岩矿石标本电阻率测量是获得岩矿石标本电阻率的必要步骤，测量结果的准确度直接关系到电法勘探的效果和对岩石物理的认识和评价。传统的岩矿石标本电阻率测量方法直接基于欧姆定律。具体做法如下（见图1）：

首先在岩矿石标本两端直接施加一个电压U，同时测量在这个电压下通过岩矿石标本的电流I。然后通过欧姆定律R=U/I可以计算出岩矿石标本的电阻。最后再考虑岩矿石标本的长度L和横截面积S，利用如下公式：

ρ=R×S/L＝U/I×S/L    （1）

可以算出岩矿石标本的电阻率。这种测量方法的缺陷是岩矿石标本电阻率极低时通过岩矿石标本的电流很大，可能导致电流表饱和或烧毁，因此电阻率极低的岩矿石标本无法测量。另外一个问题是岩矿石标本电阻率很高时通过岩矿石标本的电流很小，电流表无法测量出微弱的电流，进而导致无法准确测量样品的电阻。因此，利用现有装置无法对高电阻率岩矿石标本实现高准确度测量，有时甚至因岩矿石标本电阻率太高而无法测量。上述问题导致岩矿石标本电阻率测量范围受到极大限制，无论是低电阻率的岩矿石标本还是高电阻率的岩矿石标本，都无法实现高准确度测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高准确度、测量范围大，适合高电阻率或低电阻率的岩矿石标本的岩矿石标本电阻率测量方法。

本发明通过以下步骤实现：

将电阻箱一端与岩矿石标本一端连接，电阻箱另一端与岩矿石标本的另一端之间施加给定电压；

调整电阻箱电阻，同时测量电阻箱两端的电压U1和岩矿石标本两端的电压U2，电阻箱的电阻通过电阻箱上的刻度读出，岩矿石标本的电阻通过如下公式获得：

I2=I1=U1/R1     (2)

R2=U2/I2＝U2/U1×R1       (3）

其中，I1和I2分别表示通过电阻箱和岩矿石标本的电流，I1和I2相等；R1为电阻箱的电阻，R2为岩矿石标本电阻；

利用以下公式获取岩矿石标本的电阻率ρ：

ρ=R2×S/L       （4）

式中：L为岩矿石标本的长度，S为两端的表面积平均值。

所述的调整电阻箱电阻是：

（1）先将电阻箱的阻值调整到一个比较大数值，保证给定供电电压下即使岩矿石标本电阻率很低电阻箱也通过安全的供电电流I1；

（2）如果流过电阻箱的电流比较大，则增大电阻箱的阻值R1，然后再重新测量U1和U2，再根据公式（2）和公式（3）计算R2；

所述的增大电阻箱的阻值优选的增大倍数为10倍。

（3）如果流过电阻箱的电流比较小，按以下方法调整电阻箱的电阻：

如果测量电压U1很小，则需要增加电阻箱的阻值，直到U1与U2大致相等时停止，然后再重新测量U1和U2，计算R2；

如果U1比U2大，则需要降低电阻箱的电阻R1，直到U1与U2大致相等时停止。然后再重新测量U1和U2，计算R2。

本发明利用电阻箱避免了电流的直接测量，通过测量加载在电阻箱高精度的电阻上的电压来实现对电流的高精度测量，避免了直接用电流表测量电流导致的电流过大或过小而无法测量的问题。由于电阻箱的阻值是已知可调的，可以通过调节电阻箱的阻值和电流在电阻箱上的压降来实现流过岩矿石标本电流的精确测量。另一方面，利用电阻箱来限制电流强度，避免了电流表的饱和问题。因此，利用本发明可实现大动态范围的岩矿石标本电阻率测量。

通过串联多档精密电流取样电阻和并联多档精密分流电阻，不仅避免了仪器输入阻抗对测量结果的影响，而且将岩矿石标本电阻率测量范围提高到10个以上数量级，精密测量范围提高到10个以上数量级。

本发明要解决的问题是扩大岩矿石标本电阻率的测量范围，无论是高电阻率的岩矿石标本，还是低电阻率的岩矿石标本，都能够对其电阻率进行高准确度测量。

附图说明

图1为现有岩矿石标本电阻率测量方法示意图；

图2为本发明的岩矿石标本电阻率测量方法示意图。

具体实施方式

下面结合说明书图2说明本发明实施方式：

（1）将电阻箱与岩矿石标本串联，在串联后电阻箱另一端与岩矿石标本的另一端之间施加给定电压（U0）；电阻箱的最大阻值不小于10MΩ,U0的电压值不小于10V。

（2）在电阻箱和岩矿石标本分别连接电压测量仪器电压表1和电压表2，调整电阻箱电阻，同时测量电阻箱两端（电压表1）的电压U1和岩矿石标本两端（电压表2）的电压U2，通过电阻箱上的刻度读出电阻箱的电阻，岩矿石标本的电阻通过如下公式获得：

I2=I1=U1/R1     (2)

R2=U2/I2＝U2/U1×R1         (3）

其中，I1和I2分别表示通过电阻箱和岩矿石标本的电流，I1和I2相等；R1为电阻箱的电阻，R2为岩矿石标本电阻；

利用以下公式获取岩矿石标本的电阻率ρ：

ρ=R2×S/L     （4）

式中：L为岩矿石标本的长度，S为两端的表面积平均值。

所述的调整电阻箱电阻是：

（a）先将电阻箱的阻值调整到一个比较大数值，保证给定供电电压下即使岩矿石标本电阻率很低电阻箱也通过安全的供电电流I1；

（b）如果流过电阻箱的电流比较大，则增大电阻箱的阻值R1，然后再重新测量U1和U2，再根据公式（2）和公式（3）计算R2；

所述的增大电阻箱的阻值优选的增大倍数为10倍。

（c）如果流过电阻箱的电流比较小，按以下方法调整电阻箱的电阻：

如果测量电压U1很小，则需要增加电阻箱的阻值，直到U1与U2大致相等时停止，然后再重新测量U1和U2，计算R2；

如果U1比U2大，则需要降低电阻箱的电阻R1，直到U1与U2大致相等时停止。然后再重新测量U1和U2，计算R2。

Claims (3)

1.一种岩矿石标本电阻率测量方法，通过以下步骤实现：

将电阻箱一端与岩矿石标本一端连接，电阻箱另一端与岩矿石标本的另一端之间施加给定电压；

调整电阻箱电阻，同时测量电阻箱两端的电压U1和岩矿石标本两端的电压U2，电阻箱的电阻通过电阻箱上的刻度读出，岩矿石标本的电阻通过如下公式获得：

I2=I1=U1/R1      (2)

R2=U2/I2＝U2/U1×R1        (3）

其中，I1和I2分别表示通过电阻箱和岩矿石标本的电流，I1和I2相等；R1为电阻箱的电阻，R2为岩矿石标本电阻；

利用以下公式获取岩矿石标本的电阻率ρ：

ρ=R2×S/L      （4）

式中：L为岩矿石标本的长度，S为两端的表面积平均值。

2.根据权利要求1所述的方法，特点是所述的调整电阻箱电阻是：

（1）先将电阻箱的阻值调整到一个比较大数值，保证给定供电电压下即使岩矿石标本电阻率很低电阻箱也通过安全的供电电流I1；

（2）如果流过电阻箱的电流比较大，则增大电阻箱的阻值R1，然后再重新测量U1和U2，再根据公式（2）和公式（3）计算R2；

（3）如果流过电阻箱的电流比较小，按以下方法调整电阻箱的电阻：

如果测量电压U1很小，则需要增加电阻箱的阻值，直到U1与U2大致相等时停止，然后再重新测量U1和U2，计算R2；

如果U1比U2大，则需要降低电阻箱的电阻R1，直到U1与U2大致相等时停止。然后再重新测量U1和U2，计算R2。

3.根据权利要求2所述的方法，特点是所述的增大电阻箱的阻值优选的增大倍数为10倍或10倍以上。