CN109030945A - 一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置 - Google Patents

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CN109030945A CN201810583452.5A CN201810583452A CN109030945A CN 109030945 A CN109030945 A CN 109030945A CN 201810583452 A CN201810583452 A CN 201810583452A CN 109030945 A CN109030945 A CN 109030945A
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杨坪
余璐
章斯豪
刘耀徽
李志成
潘亚飞
姜涛
杨坤
黄烨迪
王沐晨
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant

Abstract

本发明涉及一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，该装置包括依次连接的电阻率传感器(1)、用于数据采集与传输的传感器接口盒(4)以及用于供电与控制的多级电路转换器(6)，所述的电阻率传感器(1)包括绝缘塑胶管(9)，所述的绝缘塑胶管(9)外围等间距环绕四个电极环(2)，每个电极环(2)分别通过独立引线引出，四根独立引线彼此绝缘合为一条四芯导线(3)并连接至传感器接口盒(4)。与现有技术相比，本发明传感装置体积小，便于携带，同时对土壤扰动小，测量结果更加精确可靠。

Description

一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置
技术领域
本发明涉及一种土壤电阻率传感装置，尤其是涉及一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置。
背景技术
目前在地球物理勘探领域应用最广泛的当属电法勘探，根据不同工况主要采用的方法有电剖面法、电测深法、充电法、激发极化法等。每一种方法都有其对应的测量装置，对电剖面法而言，主要研究的是地电断面的横向电性变化，一般采用固定电极距并使电极装置沿剖面移动，观测一定深度范围内视电阻率沿剖面变化。但所测得的电阻率是整个测量极距长度的平均值，不能准确代表指定点的电阻率值，也不能监测一段时间内其电阻率的变化情况，且需多人协调完成测量工作。对电测深法而言，主要通过增大供电极距使分配到一定深度范围的电流密度百分数相对增大，从而达到加大勘探深度的目的，以便测量地电断面纵向电性分布。但加大极距的同时必须加大电源功率。且探杆本身有一定体积会对原始土壤产生扰动。传统的电阻率探杆装置，所需电极环均在50个以上，导致所需导线芯数也需50根以上，造成导线笨重。因此，对于测定地质体中某点电阻率还缺少一种有效、便捷、准确的测量装置。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，该装置包括依次连接的电阻率传感器、用于数据采集与传输的传感器接口盒以及用于供电与控制的多级电路转换器，所述的电阻率传感器包括绝缘塑胶管，所述的绝缘塑胶管外围等间距环绕四个电极环，每个电极环分别通过独立引线引出，四根独立引线彼此绝缘合为一条四芯导线并连接至传感器接口盒。
每个电极环所在位置的绝缘塑胶管管壁上设有用于将各电极环对应的独立引线引入至绝缘塑胶管内腔的导线孔。
所述的电极环由表面经绝缘处理的铜质导线绕制而成。
所述的绝缘塑胶管直径为0.4cm～0.6cm，长度为2cm～3cm。
相邻电极环的中心间距为0.45cm～0.55cm。
单个电极环的绕制圈数为10环，铜质导线直径为0.05cm。
所述的传感器接口盒上设有6～8个4PIN接口，每个4PIN接口用于连接一个电阻率传感器。
所述的传感器接口盒通过航空插头与多极电路转换器相连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明土壤电阻率传感装置中的电阻率传感器采用四个电极环，体积小，通过高密度电法实现土壤电阻率的测量，适用于室内模型试验，同时，由于装置体积小，可避免对土体的剧烈扰动，所测电阻率更为可靠；
(2)本发明设置四个电极环，由此导线也相对更为轻巧，整个装置经济成本低，便于携带，能兼容现有的仪器平台，无需另外开发配套硬件及软件系统，易于推广；
(3)本发明传感器接口盒上设置多个4PIN接口，从而可以同时进行多个不同位置的土壤电阻率的测量，一机多用，方便实用。
附图说明
图1为本发明基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置的结构示意图；
图2为本发明电阻率传感器的结构示意图。
图中，1为电阻率传感器，2为电极环，3为四芯导线，4为传感器接口盒，5为4PIN接口，6为多极电路转换器，7为航空插头，8为导线孔，9为绝缘塑胶管，10为单芯导线，11为双芯导线，12为三芯导线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例1
如图1、图2所示，一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，该装置包括依次连接的电阻率传感器1、用于数据采集与传输的传感器接口盒4以及用于供电与控制的多级电路转换器6，电阻率传感器1包括绝缘塑胶管9，绝缘塑胶管9外围等间距环绕四个电极环2，每个电极环2分别通过独立引线引出，四根独立引线彼此绝缘合为一条四芯导线3并连接至传感器接口盒4。
电极环2由表面经绝缘处理的铜质导线绕制而成。每个电极环2所在位置的绝缘塑胶管9管壁上设有用于将各电极环2对应的独立引线引入至绝缘塑胶管9内腔的导线孔8。进而第一个电极环2引出的为单芯导线10，经过第二个电极环2后成为双芯导线11，经过第三个电极环2后成为三芯导线12，最终，经过第四个电极环2后合并成四芯导线3。
绝缘塑胶管9直径为0.4cm～0.6cm，长度为2cm～3cm，相邻电极环2的中心间距为0.45cm～0.55cm，单个电极环2的绕制圈数为10环，铜质导线直径为0.05cm。本实施例中绝缘塑胶管9直径设置为0.5cm，绝缘塑胶管9长度设置为2.5cm，相邻电极环2的中心间距为0.5cm。
传感器接口盒4上设有6～8个4PIN接口5，每个4PIN接口5用于连接一个电阻率传感器1，本实施例中传感器接口盒4设置6个4PIN接口5。从而可以同时进行多个不同位置的土壤电阻率的测量，一机多用，方便实用。
传感器接口盒4通过30PIN的航空插头7与多极电路转换器6相连接。
采用本发明土壤电阻率传感装置测量土体电阻率包括以下步骤：
1)根据所测点的深度合理选择具有适当长度导线的电阻率传感器1，用工具挖开表层土体，接近所测深度时，轻轻剥离，尽量避免扰动。
2)根据不同工况，埋设不等数量的电阻率传感器1于土体表面，轻轻掩埋使电极环2与土体接触良好。电阻率传感器也1可以分布在不同位置，通过多极电路转换器6切换不同电阻率传感器1以实现随时观测不同位置电阻率的目的。
3)用30PIN的航空插头7将传感器接口盒4与多极电路转换器6相连接，根据需要调试多极电路转换器6测定指定点电阻率。
本发明土壤电阻率传感装置中的电阻率传感器采用四个电极环，体积小，通过高密度电法实现土壤电阻率的测量，适用于室内模型试验，同时，由于装置体积小，可避免对土体的剧烈扰动，所测电阻率更为可靠。
实施例2
本实施例中绝缘塑胶管9直径设置为0.4cm，绝缘塑胶管9长度设为2cm，相邻电极环2的中心间距为0.45cm。传感器接口盒4设置8个4PIN接口5，其余均与实施例1相同。
实施例3
本实施例中绝缘塑胶管9直径设置为0.6cm，绝缘塑胶管9长度设为3cm，相邻电极环2的中心间距为0.55cm。其余均与实施例1相同。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (8)

1.一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，其特征在于，该装置包括依次连接的电阻率传感器(1)、用于数据采集与传输的传感器接口盒(4)以及用于供电与控制的多级电路转换器(6)，所述的电阻率传感器(1)包括绝缘塑胶管(9)，所述的绝缘塑胶管(9)外围等间距环绕四个电极环(2)，每个电极环(2)分别通过独立引线引出，四根独立引线彼此绝缘合为一条四芯导线(3)并连接至传感器接口盒(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，其特征在于，每个电极环(2)所在位置的绝缘塑胶管(9)管壁上设有用于将各电极环(2)对应的独立引线引入至绝缘塑胶管(9)内腔的导线孔(8)。
3.根据权利要求1所述的一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，其特征在于，所述的电极环(2)由表面经绝缘处理的铜质导线绕制而成。
4.根据权利要求1所述的一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，其特征在于，所述的绝缘塑胶管(9)直径为0.4cm～0.6cm，长度为2cm～3cm。
5.根据权利要求1所述的一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，其特征在于，相邻电极环(2)的中心间距为0.45cm～0.55cm。
6.根据权利要求2所述的一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，其特征在于，单个电极环(2)的绕制圈数为10环，铜质导线直径为0.05cm。
7.根据权利要求1所述的一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，其特征在于，所述的传感器接口盒(4)上设有6～8个4PIN接口(5)，每个4PIN接口(5)用于连接一个电阻率传感器(1)。
8.根据权利要求1所述的一种基于高密度电法观测的土壤电阻率传感装置，其特征在于，所述的传感器接口盒(4)通过航空插头(7)与多极电路转换器(6)相连接。
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