CN107091861A - 一种测量水下不同深度水体电阻率的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种测量水下不同深度水体电阻率的装置及方法，它涉及一种测量水体电阻率的装置及方法，具体涉及一种测量水下不同深度水体电阻率的装置及方法。本发明为了解决现有水体电阻率测量方法对测试成果准确度影响和工作效率均较低的问题。本发明包括第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、绝缘杆、电源、电压表和电流表，第一电极、第二电极、第三电极、第四电极由上至下等间距依次安装在绝缘杆上，第一电极通过导线与电流表负极连接，电流表正极通过导线与电源的正极连接，第四电极通过导线与电源的负极连接，第二电极通过导线与电压表的正极连接，第三电极通过导线与电压表的负极连接，电源、电压表和电流表设置在移动船体上。本发明属于地球物理勘探领域。

Description

一种测量水下不同深度水体电阻率的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测量水体电阻率的装置及方法，具体涉及一种测量水下不同深度水体电阻率的装置及方法，属于地球物理勘探领域。

背景技术

从使用水的用途上有可有饮用水、农业用水、工业用水等，因用途的不同，对水质的要求也不同，水质分析在国民经济中具有非常重要作用。大中型水库、较深河道水的温度、浊度一般是分层分布的，需要对于水库及河道的不同水层水进行调查、研究。由于水质与水的电阻率相关，测量不同水层的电阻率是水资源调查领域不可或缺的重要工作之一。

目前测量不同水层的电阻率方法是采用现场取不同水深的水样，然后将水样拿到实验室进行水样电阻率试验，由于有取样、样品流转、样品保存等环节，测试准确程度和效率都会受到影响。

本发明现场可以完成不同深度水体电阻率测试，发明的测试装置简单，操作方便，免除了不同深度水体取样、向实验室送样、实验室试验等诸多环节，避免了样品变异可能对试验数据准确性产生的影响，显著提高了测量成果数据的准确度和工作效率。

发明内容

本发明为解决现有水体电阻率测量方法对测试成果准确度影响和工作效率均较低的问题，提出一种测量水下不同深度水体电阻率的装置及方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述装置包括第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、绝缘杆、电源、电压表和电流表，第一电极、第二电极、第三电极、第四电极由上至下等间距依次安装在绝缘杆上，第一电极通过导线与电流表负极连接，电流表正极通过导线与电源的正极连接，第四电极通过导线与电源的负极连接，第二电极通过导线与电压表的正极连接，第三电极通过导线与电压表的负极连接，电源、电压表和电流表设置在移动船体上。

本发明所述方法的具体步骤如下：

步骤一、将绝缘杆竖直插入水中要进行测量的深度，并保持第一电极、第二电极、第三电极、第四电极全部淹没在水中，根据绝缘杆上刻度记录当前测试位置水深数值；

步骤二、打开电源，读出连接在电源输出回路的电流表读数及连接在第二电极、第三电极之间的电压表上的读数并进行记录，完成一个水深位置现场单次测量；为增加测量数据的准确性，可以在一个深度上多次读出并记录电流表、电压表上显示的数据；

步骤三、重复上述两个步骤，完成不同水下深度电阻率测量的现场工作；

步骤四、依据上述步骤获得的现场测试记录数据，计算出各测试水深的水体电阻率。

本发明的有益效果是：

1、本发明在现场可以完成不同深度水体电阻率测试，不再需要将水体取样、向实验室送样、实验室试验等诸多环节，避免了样品流转过程中可能产生的温度、污染、层析等理化扰动因素的影响，提高了数据的准确性以及工作效率。

2、本发明装置结构简单，仅使用了电极、电源、电压表、电流表、绝缘杆及部分导线，装置器件少，方便赴现场测试携带；

3、本发明操作简便，将各个器件通过导线连接即完成了测试装置现场安装工作；测试时，将绝缘杆送入水中，读取深入水深、电流表、电压表数据并记录，就完成了单点测试现场工作，仅需1-2人现场操作。

附图说明

图1是本发明所述测量装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种测量水下不同深度水体电阻率的装置包括第一电极1、第二电极2、第三电极3、第四电极4、绝缘杆5、电源6、电流表7和电压表8、，第一电极1、第二电极2、第三电极3、第四电极4由上至下等间距依次安装在绝缘杆5上，第一电极1通过导线与电流表7负极相连，电流表7正极通过导线与电源6的正极连接，第四电极4通过通过导线与电源6的负极连接，第二电极2通过通过导线与电压表8的正极连接，第三电极3通过通过导线与电压表8的负极连接，电源6、电压表8和电流表7设置在移动船体10上。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种测量水下不同深度水体电阻率的装置的绝缘杆5上沿其长度方向标有刻度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种测量水下不同深度水体电阻率的方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、将绝缘杆竖直插入水中要进行测量的深度，并保持第一电极、第二电极、第三电极、第四电极全部淹没在水中，根据绝缘杆上刻度记录当前测试位置水深数值；

步骤二、打开电源，读出输出电流表读数及连接在第二电极、第三电极之间的电压表上的读数并进行记录，完成一个水深位置现场单次测量；为增加测量数据的准确性，可以在一个深度上多次读出并记录电流表、电压表上显示的数据；

步骤三、重复上述两个步骤，完成不同水下深度电阻率测量的现场工作；

步骤四、依据上述步骤获得的现场测试记录数据，计算出各测试水深的水体电阻率。

工作原理

假设装置中4个电极间的水体的电阻率相同，求在第一电极1和第四电极4输出电流为I、第二电极2和第三电极3电位差为ΔU的情况下，第一电极1和第四电极4之间水体的电阻率ρ；

因为在水环境中，可将电场看作是均匀各向同性的全空间电场，故水中点电场R处的电位表达式为：

公式(1)中U_R表示R点的电位，I表示电源输出电流值，ρ表示电场中的电阻率，R表示电场中的某点距离点电源的距离；

根据公式(1)可得到两个异性点电流源电场的水中某点电位表达式：

公式(2)中R₁表示场中某点距离正电极的距离，R₂表示该店距离负电极的距离；

在本发明中，因四个电极距离相同，即第一电极、第二电极，第二电极、第三电极，第三电极、第四电极距离均为L，可通过公式(2)得第二电极2处电位U_a表达式为：

同理，第三电极3处电位U_b表达式为：

通过公式(3)和公式(4)可得出第二电极2和第三电极3之间的电位差ΔU为：

由公式(5)可以得出水体电阻率ρ计算公式：

上式表明，只要现场测得通过第一电极1和第四电极4之间的电流I和第二电极2与第三电极3之间的电位差ΔU，就可以计算出第一电极1和第四电极4间水体电阻率ρ。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种测量水下不同深度水体电阻率的装置，其特征在于：所述一种测量水下不同深度水体电阻率的装置包括第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)、第四电极(4)、绝缘杆(5)、电源(6)、电流表(7)和电压表(8)导线，第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)、第四电极(4)由上至下等间距依次安装在绝缘杆(5)上，第一电极(1)通过导线与电流表(7)负极相连，电力表(8)正极通过导线与电源(6)的正极连接，第四电极(4)通过导线与电源(6)的负极连接，第二电极(2)通过导线与电压表(8)的正极连接，第三电极(3)通过导线与电压表(8)的负极连接，电源(6)、电压表(8)和电流表(7)设置在移动船体(9)上。

2.根据权利要求1所述一种测量水下不同深度水体电阻率的装置，其特征在于：绝缘杆(5)上沿其长度方向标有刻度。

3.一种利用权利要求1所述装置测量水下不同深度水体电阻率的方法，其特征在于：所述一种测量水下不同深度水体电阻率的方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、将绝缘杆(5)竖直插入水中要进行测量的深度，并保持第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)、第四电极(4)全部淹没在水中，根据绝缘杆(5)上刻度记录当前测试位置水深数值；

步骤二、打开电源(6)，读出输出电流表(7)读数及连接在第二电极(2)、第三电极(3)之间的电压表(8)上的读数并进行记录，完成一个水深位置现场单次测量；为增加测量数据的准确性，可以在一个深度上多次读出并记录电流表(7)、电压表(8)上显示的数据；

步骤三、重复上述两个步骤，完成不同水下深度电阻率测量的现场工作；

步骤四、依据上述步骤获得的现场测试记录数据，计算出各测试水深的水体电阻率。