CN217112745U

CN217112745U - 一种高密度电法采集装置

Info

Publication number: CN217112745U
Application number: CN202121562491.0U
Authority: CN
Inventors: 张建智; 李娜; 张月增; 易才华; 杨红霞; 郭建敏
Original assignee: Research Institute of Coal Geophysical Exploration of China National Administration of Coal Geology
Current assignee: Research Institute of Coal Geophysical Exploration of China National Administration of Coal Geology
Priority date: 2021-07-09
Filing date: 2021-07-09
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2031-07-09

Abstract

一种高密度电法采集装置，包括：工控机、供电电源、多芯电缆和电极串，所述工控机与供电电源连接，所述电极串通过多芯电缆与所述工控机连接。通过工控机对电极进行编码，每个电极对应一个十六位进制地址；指定两个电极为发射电极A和B；指定两个电极为测量电极M和N，所述测量电极M和N位于所述S2中的发射电极之间A和B，所述发射电极A和B对所述测量电极M和N进行直流电供电；所述测量电极M和N沿测线依次测量，生成一个剖面。本实用新型特别适用于地下低电阻率和高电阻率异常体的探测。

Description

一种高密度电法采集装置

技术领域

本实用新型涉及高密度电法测量领域，具体涉及一种高密度电法采集装置。

背景技术

过几十年的发展，随着电子技术的进步，高密度电法作为一种快速、无损、直观的探测手段，可以直观地了解地下介质的电阻率分布状况，已广泛应用于矿产开发、地质结构探测和城市地下空间探测。

现有的高密度电法采集装置有温纳装置(Wennerα、Wennerβ、Wennerγ)、偶极-偶极装置(Dipole-Dipole)、三极装置(Pole-Dipole、Dipole-Pole)、四极测深装置、温纳-斯伦贝谢装置(Wenner-Schlumberger)等。

问题和缺点：

1.温纳装置对低阻异常敏感，具有较高的纵向分辨率，缺点是随着极距增大，分辨率急剧降低。

2.偶极装置对低阻异常敏感，缺点是原始剖面形态复杂，不利于现场对异常的识别。

3.三极装置对低阻异常敏感，效率较高。

4.温纳-斯伦贝谢装置对低阻异常敏感，水平方向分辨率较高。

由于装置本身的特点，大部分装置只对低阻异常敏感，对空洞、采空区、不含水断层等地质异常体的识别能力较差。

在长期的生产实践中发现，由于传统的高密度电法对低电阻率地质异常敏感，对低电阻率异常的识别能力较强，但对于高电阻率异常识别能力较差，影响了勘探成果的验证率。

不难看出，现有技术中还存在诸多问题。

实用新型内容

为此，为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提出一种高密度电法采集装置。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种高密度电法采集装置，包括：工控机、供电电源、多芯电缆和电极串，所述工控机与供电电源连接，所述电极串通过多芯电缆与所述工控机连接。

进一步的，所述电极串包括两个供电电极和2n个测量电极，所述2n个测量电极位于连个供电电极之间，n为正整数。

进一步的，每个所述电极都带有单独的编码器和继电器，用于定义电极位置和控制电极的连通与断开。

进一步的，所述多芯电缆为六芯电缆，两芯用于供电，两芯用于测量，一芯用于传输数据，一芯作为备用。

本实用新型提供的高密度电法采集装置固定供电电极A和B为测量电极M 和N供电，形成地下稳定的电流场，有利于提高采集数据的信噪比，测量电极可采用快速测量模式进行测量，仪器为多通道时可以同时测量多个MN之间的电位和电流,提高测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所述高密度电法采集装置的结构简图；

图2是21个电极的多梯度装置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例子仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

作为优选，所述多芯电缆为六芯电缆，两芯用于供电，两芯用于测量，一芯用于传输数据，一芯作为备用。

作为优选，所述电极串包括两个供电电极和2n个测量电极，所述2n个测量电极位于连个供电电极之间，n为正整数。需要说明的是，供电电极只要2个，测量电极可以是2个，对于多通道设备也可以是2n个，取决于多通道设备的通道数。

一般需要6芯电缆即可，其中2芯用于供电，2芯用于测量，1芯传输数据， 1芯备用，由于每个电极串采用编码器控制，采集时打开定义为A、B和M、N的电极的继电器，其它电极处于断开状态，对于集中式设备，每一个电极串都与控制器直接连接，通过控制器与测量主机连通或断开。需要说明的是，作为优选，每个电极带单独的编码器和继电器，用于定义电极位置和控制电极的连通与断开，测量主机在工控机内，控制器是控制所有的供电、测量、电极控制等过程的，是测量主机的一部分。

为使本实用新型更易理解，下面简述运用本实用新型进行高密度电法采集的方法，包括：

S1、通过工控机对电极进行编码，每个电极对应一个地址；

S2、指定两个电极为供电电极A和B；

S3、指定两个电极为测量电极M和N，所述测量电极M和N位于所述S2中的发射电极之间A和B，所述供电电极A和B对所述测量电极M和N进行直流电供电；

S4、所述测量电极M和N沿测线依次测量，生成一个剖面；需要说明的是，在二维方向上沿测线测量得到一系列点，把这些点连接起来形成的就是一个剖面，多个剖面从浅到深形成一个断面。

S5、改变供电电极A和B的位置，以测量下一个剖面；

S6、重复步骤S5，生成一个倒三角形视电阻率剖面；

S7、设点O为测量电极M和N的中心点；测量电极M和N电位差为V_MN，电流为I,利用如下公式计算MN中心点O处的电阻率ρ_S:

其中：

测量点MN中心位置的深度Z为：

Z＝min(A-O，O-B)/k；其中：A-O为A点到MN中心O点的距离，O-B为MN 中心O点到B点的距离，k为经验系数，取值2～6,作为优选，一般取值为3； AM/AN/BM/BN均为各自对应两点间的距离。

A、M、N、B是沿测线分布的测点，每一个点都有一个相对位置，在该测量中，由于采用了等间距的测点分布，如果点距为a，AM/AN/BM/BN均可以是na，需要根据测量目的进行设计。

作为优选，所述S1中，每个电极的地址为十六位进制的地址。

由上可知，即通过工控机对电极编码，每个电极对应一个十六进制地址，按照设计，指定供电电极A、B，供稳定直流电，M、N电极沿测线依次测量，得到1个剖面；改变发射电极A、B的位置，测量下一个剖面，最终得到一个倒三角形(或倒梯形)视电阻率剖面。

比如对图2中21个电极串的高密度电法系统，最多可以测量9个剖面，第一个剖面发射电极A、B位置为1和21，2～20号电极作为测量电极，可以测量18个点数据的电位值；第二个剖面发射电极A、B位置为2和20，3～19号电极作为测量电极，可以测量16个点数据的电位值；依次类推，最后一个剖面发射电极A、B位置为9和13，10～12号电极作为测量电极，可以测量2个点数据的电位值。

对有n个电极的高密度电法系统，最多可以测量n/2-1个剖面，获得倒三角形(或倒梯形)电位数为n(n-2)/4个。

本实用新型提供的高密度电法采集装置固定供电电极A和B为测量电极M和 N供电，形成地下稳定的电流场，有利于提高采集数据的信噪比，测量电极可采用快速测量模式进行测量，仪器为多通道时可以同时测量多个MN之间的电位和电流,提高测量效率。本实用新型特别适用于地下低电阻率和高电阻率异常体的探测，解决矿山开发、城市地下空间利用等过程中对地下空洞、含水区、孤石、管线等地质异常体的精细探测。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实例描述的具体特征、结构或者特点包含在本申请概括描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型内。尽管这里参照本实用新型的多个解释性实例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式降落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题结合布局的组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显。

Claims

1.一种高密度电法采集装置，其特征在于，包括：工控机、供电电源、多芯电缆和电极串，所述工控机与供电电源连接，所述电极串通过多芯电缆与所述工控机连接。

2.根据权利要求1所述的高密度电法采集装置，其特征在于，所述电极串包括两个供电电极和2n个测量电极，所述2n个测量电极位于连个供电电极之间，n为正整数。

3.根据权利要求2所述的高密度电法采集装置，其特征在于，每个所述电极都带有单独的编码器和继电器，用于定义电极位置和控制电极的连通与断开。

4.根据权利要求1所述的高密度电法采集装置，其特征在于，所述多芯电缆为六芯电缆，两芯用于供电，两芯用于测量，一芯用于传输数据，一芯作为备用。