CN104237176A - 岩石光电特性测量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种岩石光电特性测量装置及其使用方法，其中，该装置包括：壳体；稳态激光发射器，位于所述壳体内，用于发射出照射在岩石样品上的激光信号；样品槽，位于所述壳体上，且位于所述稳态激光发射器的光路中心，用于放置岩石样品；电源，位于所述壳体内，用于为放置在样品槽上的岩石样品提供电压；示波器，通过导线与所述样品槽中放置的岩石样品相连，用于接收所述岩石样品在所述稳态激光发射器发出的激光的照射下所产生的电信号，并将所述电信号转换为波形信号进行显示，其中，所述波形信号用于分析所述岩石样品的光电特性。本发明解决了现有技术中无法对岩石的光电特性进行有效测量的问题，实现了对岩石光电特性的简单有效的测量。

Description

岩石光电特性测量装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及岩石勘测技术领域，特别涉及一种岩石光电特性测量装置及其使用方法。

背景技术

在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。在光线作用下，这些物质材料吸收光子能量，引起载流子浓度变化而导致材料电导率的变化称为光电导效应。

然而，目前还没有有效地测量岩石光电特性的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种岩石光电特性测量装置，从而可以对岩石的光电特性进行测量，该装置包括：

壳体；

稳态激光发射器，位于所述壳体内，用于发射出照射在岩石样品上的激光信号；

样品槽，位于所述壳体上，且位于所述稳态激光发射器的光路中心，用于放置岩石样品；

电源，位于所述壳体内，用于为放置在所述样品槽上的岩石样品提供电压；

示波器，通过导线与所述样品槽中放置的岩石样品相连，用于接收所述岩石样品在所述稳态激光发射器发出的激光的照射下所产生的电信号，并将所述电信号转换为波形信号进行显示，其中，所述波形信号用于分析所述岩石样品的光电特性。

在一个实施例中，所述样品槽是可转变角度的卡槽。

在一个实施例中，所述样品槽上设置有电极，所述导线固定在所述电极的两端，且所述电极与样品槽上的岩石样品接触。

在一个实施例中，所述电极为接触式叉指电极。

在一个实施例中，在所述壳体内还设置有处理器，与所述示波器相连，用于实时记录所述示波器显示的波形信号，并根据记录的波形信号分析所述岩石样品的光电特性。

在一个实施例中，所述稳态激光发射器为532nm波长激光发射器。

在一个实施例中，所述岩石光电特性测量装置是手持式的。

在本例中，还提供了一种上述岩石光电特性测量装置的使用方法，包括：

将岩石样品置于样品槽上，调整所述岩石样品至位于稳态激光发射器的光路中心；

打开所述稳态激光发射器、电源和示波器；

记录所述示波器上显示的波形信号；

根据所述波形信号分析所述岩石样品的光电特性。

在一个实施例中，在记录所述示波器上显示的波形信号之前，所述方法还包括：

确定所述示波器上显示波形信号的响应速度是否满足预定要求；

如果不满足，则减小所述示波器的输入阻抗。

在本发明实施例中，提供了一种岩石光电特性测量装置，该装置中内置了稳态激光发射器和示波器，因此可以先通过稳态激光发射器发射出激光信号照射在岩石样品中，然后通过示波器显示岩石样品在激光照射下所产生的波形信号，根据显示的波形信号便可以实现对岩石样品光电特性的分析，从而解决了现有技术中无法对岩石的光电特性进行有效测量的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例的岩石光电特性测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的岩石光电特性测量装置的使用方法流程图；

图3是本发明实施例的叉指电极示意图；

图4是本发明实施例的光电特性表征示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

发明人考虑到，可以通过光电探测技术，利用稳态激光激发来获取岩石的光电信号，通过对岩石的光电信号的分析，得到岩石的光电特性。

基于上述思想，在本例中，提供了一种岩石光电特性测量装置，如图1所示，该装置包括：

壳体101；

稳态激光发射器102，位于壳体101内，用于发射出照射在岩石样品上的激光信号；

样品槽103，位于壳体101上，且位于稳态激光发射器102的光路中心，用于放置岩石样品；

电源104，位于壳体101内，用于为放置在样品槽上的岩石样品提供电压；

示波器105，通过导线与样品槽103中放置的岩石样品相连，用于接收岩石样品在稳态激光发射器102发出的激光的照射下所产生的电信号，并将电信号转换为波形信号进行显示，其中，波形信号用于分析岩石样品的光电特性。

在本例中，提供了一种岩石光电特性测量装置，该装置中内置了稳态激光发射器、稳压源和示波器，因此可以先通过稳态激光发射器发射出激光信号照射在岩石样品中，然后通过示波器显示岩石样品在激光照射下所产生的波形信号，根据显示的波形信号便可以实现对岩石样品光电特性的分析，从而解决了现有技术中无法对岩石的光电特性进行有效测量的问题，且测量方法简单、测量成本低，对样品岩石无损伤，对环境适应能力较强，适宜各种高温高压等恶劣环境，有助于实现岩石的实时检测，并且因为将部件都封装在了一个壳体内，使得该测量装置可以携带。

上述稳态激光发射器102可以选择532nm波长激光发射器，因为这种激光发射器光斑较小，且功率可进行适当调节，然而值得注意的是，上述532nm波长激光发射器仅是一种优选的实施例，还可以其它波长的激光发射器，例如808nm波长激光发射器、1064nm波长激光发射器等，因为这些激光发射器光斑较小，功率可进行适当调节。

具体的，因为需要测量岩石样品在不同角度时候的电压变化情况，可以将样品槽103设置为可转变角度的卡槽，这样在需要测量岩石样品不同角度的电压变化时，仅通过卡槽来转变角度即可，操作起来比较方便，其中，岩石样品的形状应该尽量规整，不能太大，以适应此便携式测量装置的要求。

因为岩石样品在激光照射下产生的电信号需要传输到示波器，因此可以在样品槽上设置有电极，然后导线固定在电极的两端，为了实现更好地接触和测量，电极和样品槽上的岩石样品需要直接接触。上述的电极可以是如图2所示的接触式叉指电极。

考虑到岩石样品在激光照射下产生的信号是比较微弱的，如果直接进行观测不太容易，因此，在岩石样品两边增加了一个电源，从而增强信号的强度，该电源可以是一个电池(例如9V的电池)，也可以是一个稳压源。

为了实现对数据更为有效的记录和分析处理，可以外接相应的电脑软件，或者是在装置内增加一个处理器，来实现数据的实时记录和分析，例如，可以在壳体内设置一个处理器，该处理器与示波器相连，用于实时记录示波器上的波形信号，并根据记录的波形信号分析所述岩石样品的光电特性。考虑到将岩石光电特性测量装置设置为便携式的，优选的可以在装置中增加一个小型的处理器，这个处理器可以直接对数据进行处理，也可以在该处理器中增加无线模块，将数据发送到装置之外进行处理。

进一步的，该装置可以设置为手持式的，这样就可以随身携带，使用起来比较方便，可移动性比较强，具体实现时，该岩石光电特性测量装置可以按照以下大小进行制造：长500mm～800mm，宽300mm～500mm，高150mm～300mm，从而实现便携式的需求，以便可以随时进行岩石光电特性的测量。

在本例中，还提供了上述岩石光电特性测量装置的使用方法，如图3所示，包括：

步骤301：将岩石样品置于样品槽上，调整所述岩石样品至位于稳态激光发射器的光路中心；

步骤302：打开所述稳态激光发射器、稳压源和示波器；

步骤303：记录所述示波器上显示的波形信号；

步骤304：根据所述波形信号分析所述岩石样品的光电特性。

为了保证示波器的响应速度，在具体实施时，可以通过减小示波器的输入阻抗来减小电路的RC振荡，从而提高样品的光电响应速度。例如：在记录示波器上显示的信号之前，还包括：确定所述示波器上显示波形信号的响应速度是否满足预定要求；如果不满足，则减小所述示波器的输入阻抗。

如图4所示是在给样品提供9V电压的条件下，连续2次打开激光和关闭激光的情况下，示波器上显示的光电信号(图中纵坐标中的幅值代表电压幅值)。由图4可以很明显地看到光照的影响，因为激光是照射在岩石样品上的，因此使得样品的光电导发生变化，从而产生了较明显的光电信号，由此可以得出岩石具有较好的光电特性。

在上述实施例中，提供了一个便携式岩石光电特性测量装置，通过该测量装置先获取岩石在激光照射下的电信号，然后根据该电信号进行岩石的光电导特性的分析，具体的，通过设置稳态激光发射器，发出激光照射到岩石样品上产生电信号，并将这些电信号通过示波器显示出来，根据获取的这些电信号就可以实现对岩石光电导特性的分析，操作起来比较简单，可以对岩石样品进行无损伤的探测，并且携带方便。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种岩石光电特性测量装置，其特征在于，包括：

壳体；

稳态激光发射器，位于所述壳体内，用于发射出照射在岩石样品上的激光信号；

样品槽，位于所述壳体上，且位于所述稳态激光发射器的光路中心，用于放置岩石样品；

电源，位于所述壳体内，用于为放置在所述样品槽上的岩石样品提供电压；

示波器，通过导线与所述样品槽中放置的岩石样品相连，用于接收所述岩石样品在所述稳态激光发射器发出的激光的照射下所产生的电信号，并将所述电信号转换为波形信号进行显示，其中，所述波形信号用于分析所述岩石样品的光电特性。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品槽是可转变角度的卡槽。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品槽上设置有电极，所述导线固定在所述电极的两端，且所述电极与样品槽上的岩石样品接触。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电极为接触式叉指电极。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述壳体内还设置有处理器，与所述示波器相连，用于实时记录所述示波器显示的波形信号，并根据记录的波形信号分析所述岩石样品的光电特性。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述稳态激光发射器为532nm波长激光发射器。

7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述岩石光电特性测量装置是手持式的。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的岩石光电特性测量装置的使用方法，其特征在于，包括：

将岩石样品置于样品槽上，调整所述岩石样品至位于稳态激光发射器的光路中心；

打开所述稳态激光发射器、电源和示波器；

记录所述示波器上显示的波形信号；

根据所述波形信号分析所述岩石样品的光电特性。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在记录所述示波器上显示的波形信号之前，所述方法还包括：

确定所述示波器上显示波形信号的响应速度是否满足预定要求；

如果不满足，则减小所述示波器的输入阻抗。