CN105022094B - 高密度电阻率法实验室水池模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高密度电阻率法实验室水池模拟装置，它包括伸缩装置、电极、传输大缆、高密度主机和漂浮装置，其特征在于，伸缩装置架设在漂浮装置上，漂浮装置上设有漂浮位置控制装置，伸缩装置中设有若干个呈直线分布的电极安装孔，电极安装在电极安装孔中，电极的底部为圆锥状，电极的顶部为电缆子芯连接头，传输大缆中含有若干根电缆子芯，传输大缆一端中的电缆子芯分别与电极电缆子芯连接头一对一连接，传输大缆的另一端通过电极转换器与高密度主机连接。本发明能控制好电极底部与水面的接触面积，能保证实验数据的准确性，能达到科学研究和专业教学中物理模型实验的目的与要求。

Description

高密度电阻率法实验室水池模拟装置

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，涉及水池实验中的高密度电阻率法模拟测量实验装置，尤其涉及一种高密度电阻率法实验室水池模拟装置。

背景技术

近些年来，电法勘探中的高密度电阻率法因为其探测分辨率高、工作效率高、反映的地电信息十分详细、施工成本较低、勘测方便等诸多优点,在矿产普查、环境地质、水利水电、城市工程等多领域应用越来越广泛，取得的效果比较满意，解决了诸多实际中的勘测问题，已逐渐成为浅层地球物理勘探的主要方法之一。因此进行高密度电阻率法的模拟实验是专业课程教学的必备环节。然而高密度电法实验室模拟装置的研究却未能跟上发展的势头，没有取得突破性的进展。

目前实验中最常采用的实验方案为：在水池的支架上摆放30根电极；每根电极都用单独的相同黑色导线与转换器相连接；而且电极采用整条圆柱形。在用与该方案类似的装置进行实验时，会存在如下几个问题：

（1）每根电极独立摆放，改变电极需要实验人员手动依次去移动每一根电极所在位置，过程过于繁琐，实验效率低下；并且每次改变极距都需要先将电极摆放架移动到水池边缘，工作量过大。

（2）所用电极采用整条圆柱形，与水面接触面积过大，会影响实验数据。

（3）连接导线过多，导致实验器材十分杂乱，交错在一起甚至产生安全问题；统一采用黑色导线，不易区分开导线的编号。

（4）不能在垂直方向上改变电极与水面的接触深度。

发明内容

本发明提供一种能满足科学研究和专业教学需要的高密度电阻率法实验室水池模拟装置，能解决现有实验中的三个主要问题。同时，本发明作为一个独立的整体，可应用于更为复杂的三维高密度电阻率法水池实验。

本发明采用的技术方案：

一种高密度电阻率法实验室水池模拟装置，它包括伸缩装置、电极、传输大缆、高密度主机和漂浮装置，伸缩装置架设在漂浮装置上，漂浮装置上设有漂浮位置控制装置，伸缩装置中设有若干个呈直线分布的电极安装孔，电极安装在电极安装孔中，电极的底部为圆锥状，电极的顶部为电缆子芯连接头，传输大缆中含有若干根电缆子芯，传输大缆一端中的电缆子芯分别与电极电缆子芯连接头一对一连接，传输大缆的另一端通过电极转换器与高密度主机连接。

优选：漂浮装置上设有水平仪。

进一步优选：

所述伸缩装置由60根有机玻璃长条组成，有机玻璃长条前中后三处钻取3个相同直径的圆孔；

前后两圆孔错位交叉组合连接，中间两圆孔交叉重合连接；

电极安装孔为前、中、后任一行中呈直线分布的的圆孔，电极安装在前、中、后圆孔中的任一行中，其它两行中的圆孔通过尼龙螺丝螺母连接。

所述传输大缆由30支电缆子芯组成，传输大缆一端中电缆子芯的引出导线部分等距离，引出导线末端与鳄鱼夹一对一连接。

电极的电缆子芯连接头为凹圈槽结构，鳄鱼夹夹在凹圈槽上。

漂浮装置包括漂浮支架和设置在漂浮支架四端的四个漂浮球，漂浮位置控制装置包括气压泵，四个漂浮球之间连通并通过阀门与气压泵连接。

漂浮支架包括两根短的和两根长的PVC硬管，两根短的PVC硬管中部连接在两根长的PVC硬管的两端，两根长的PVC硬管之间的间隙大于电极外径，小于伸缩装置的最大宽度，PVC硬管中设有塑料通气软管，塑料通气软管通过管通分别与四个漂浮球连通。

本发明总体设计合理，能够使电极距的改变一步到位，大大提高实验效率；电极接触水面一端被打磨成圆锥形状，更易于导电，获得的实验数据更优。并通过漂浮装置的阀门控制四个漂浮球的气压，控制好电极底部与水面的接触面积，保证实验数据的准确性。

同时，本发明结构简单，使用方便，易于拆卸，且伸缩装置由有机玻璃构成，漂浮装置由硬PVC板组成，皆属绝缘材料，且不会发生形变，所以该装置不会对实验结果产生影响。本发明能达到科学研究和专业教学中物理模型实验的目的与要求。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例1伸缩装置的结构示意图。

图3是本发明实施例1伸缩装置的单个长条结构示意图。

图4是本发明实施例1电极的结构示意图。

图5是本发明实施例1传输大缆的结构示意图。

图6是本发明实施例1漂浮装置的结构示意图。

图中：伸缩装置1，电极2，传输大缆3，电法主机4，电极转换器41，电源42，漂浮装置5，水平仪6，气压泵7。

具体实施方式

本发明连接方式通过下面的实施例可以对本发明连接方式作进一步的描述，然而，本发明连接方式的范围并不限于下述实施例。

实施例1：结合附图对实施例做进一步说明：

如图1所示，该实验室模拟装置包括伸缩装置1、电极2、传输大缆3、电法主机4和漂浮装置5。

伸缩装置1架设在漂浮装置5上，漂浮装置5上设有漂浮位置控制装置，伸缩装置1中设有若干个呈直线分布的电极安装孔，电极2安装在电极安装孔中，电极2的底部为圆锥状，电极2的顶部为电缆子芯连接头，传输大缆3中含有若干根电缆子芯，传输大缆3一端中的电缆子芯分别与电极2电缆子芯连接头一对一连接，传输大缆3的另一端通过电极转换器41与高密度主机4连接，高密度主机4与电源42连接。漂浮装置5上设有水平仪6。

如图2所示，所述伸缩装置1是根据平行四边形法则设计出一种可以简化电极距改变过程的伸缩装置。

如图3所示，伸缩装置1由60根长100mm宽10mm，厚度为2mm的透明有机玻璃长条组成。采用有机玻璃材质不仅因为其外观美观，价格低廉，更因为其绝缘特性，不会对实验数据产生影响。在长条前、中、后三个地方钻取直径为4mm的圆孔，其中前部和后部的圆心分别距长条前端和后端5mm，中间部分圆孔的圆心距前端50mm。钻取的三个圆孔中前后两个圆孔用以穿插尼龙螺丝螺母来组合固定伸缩装置，而中部的圆孔用以安插电极。同样，亦可采用前、中两个圆孔穿插尼龙螺丝螺母，而电极则安插于后方圆孔中。

如图4所示，电极2采用紫铜棒材质，导电性良好。电极总体长15cm，直径4mm。其中底部打磨成长1.5cm的圆锥，不仅可以改善其导电性能，更能有效控制电极与水的接触面积，以获得更准确的实验数据。再于距电极顶部2cm处打磨一圈凹陷，形成凹圈槽结构，鳄鱼夹夹在凹圈槽上。用以改善电极与鳄鱼夹的电流传导。

如图5所示，所述传输大缆由30支电缆子芯组成，传输大缆3一端中电缆子芯的引出导线部分等距离。

传输大缆3采用一条8米长的30芯电缆，先将其一端的绝缘外皮割开2m，将该传输大缆的30电缆子芯依次等距离6cm间隔的引出，再用绝缘胶布将传输大缆绝缘皮剪开部分粘合起来，而被引出的导线另一端则与鳄鱼夹焊连在一起。这样便实现了电极与电缆子芯的点对点连接。

而传输大缆的另外一端则与高密度电法仪器即高密度主机4对应的32芯接口相对应的焊连在一起，其中多出的2芯为备用接口。焊连过程必须按照所引出导线的顺序，焊连完成后需用万用表检测接口是否短路。

如图6所示，漂浮装置5包括漂浮支架和设置在漂浮支架四端的四个漂浮球，漂浮位置控制装置包括气压泵7，四个漂浮球之间连通并通过阀门与气压泵7连接。

漂浮装置主要依靠四个直径为30cm的空心塑料球的浮力使电极装置漂浮于水面。四个球体通过两根长1m和两根长3m直径7mm厚2mm的PVC硬管固定住，两根长的PVC硬管之间的间隙大于电极2外径，小于伸缩装置的最大宽度即伸缩装置的有机玻璃长条长度，主要是适应放置伸缩装置和电极，在硬管中插入直径5mm的塑料通气软管，于分口处用通气专用三通加以连接，以确保四个气球处于同一气压，并于漂浮装置最左端中间处插入一通气三通，将装置与气压泵与阀门相连。为了保障整个装置的水平，于距漂浮装置最右端5cm处放置一十字气泡（置于最右端是为了实验期间的观察）。在漂浮装置最右端竖直安放一量尺，以方便漂浮位置控制装置在实验期间高度的调节。

本发明各装置的连接与操作流程说明如下：

1.先将电极安插于伸缩装置中，必须控制好电极底部与水面的接触面积，接触面积过大会影响实验数据的准确性。

2.再将传输大缆一端的鳄鱼夹与电极所打磨的凹陷处相连，而传输大缆的另一端焊连好的接口则与电极转换器衔接。

3.将连接完好的电极伸缩装置与电极放置于漂浮装置的PVC硬管上，通过阀门控制好电极与水的接触深度。

4.最后，将电极转换器、高密度电阻率法主机和电源相连接，检查连接无误后，方可开始接地电阻的检测与后续实验的进行。

5.实验过程中，倘若发现该极距下的数据不理想，则可以只改变任意两个电极之间的距离，即可达到改变所有电极之间距离的目的，大大提高了实验的效率。

Claims (4)

1.一种高密度电阻率法实验室水池模拟装置，它包括伸缩装置（1）、电极（2）、传输大缆（3）、高密度主机（4）和漂浮装置（5），电极（2）的底部为圆锥状，电极（2）的顶部为电缆子芯连接头，传输大缆（3）中含有若干根电缆子芯，传输大缆（3）一端中的电缆子芯分别与电极（2）电缆子芯连接头一对一连接，传输大缆（3）的另一端通过电极转换器（41）与高密度主机（4）连接，其特征在于，伸缩装置（1）架设在漂浮装置（5）上，漂浮装置（5）上设有漂浮位置控制装置，伸缩装置（1）中设有若干个呈直线分布的电极安装孔，电极（2）安装在电极安装孔中；电极（2）总体长15cm，直径4mm，其中底部打磨成长1.5cm的圆锥，改善其导电性能，控制电极（2）与水的接触面积；

所述漂浮装置（5）包括漂浮支架和设置在漂浮支架四端的四个漂浮球，漂浮位置控制装置包括气压泵（7），四个漂浮球之间连通并通过阀门与气压泵（7）连接，通过阀门控制电极（2）与水的接触深度，漂浮装置（5）上设有水平仪（6）；

所述伸缩装置由60根有机玻璃长条组成，有机玻璃长条前中后三处钻取3个相同直径的圆孔；前后两圆孔错位交叉组合连接，中间两圆孔交叉重合连接；电极安装孔为前、中、后任一行中呈直线分布的的圆孔，电极安装在前、中、后圆孔中的任一行中，其它两行中的圆孔通过尼龙螺丝螺母连接。

2.根据权利要求1所述的高密度电阻率法实验室水池模拟装置，其特征在于，所述传输大缆由30支电缆子芯组成，传输大缆（3）一端中电缆子芯的引出导线部分等距离，引出导线末端与鳄鱼夹一对一连接。

3.根据权利要求2所述的高密度电阻率法实验室水池模拟装置，其特征在于，电极（2）的电缆子芯连接头为凹圈槽结构，鳄鱼夹夹在凹圈槽上。

4.根据权利要求1所述的高密度电阻率法实验室水池模拟装置，其特征在于，漂浮支架包括两根短的和两根长的PVC硬管，两根短的PVC硬管中部连接在两根长的PVC硬管的两端，两根长的PVC硬管之间的间隙大于电极（2）外径，小于伸缩装置的最大宽度，PVC硬管中设有塑料通气软管，塑料通气软管通过管通分别与四个漂浮球连通。