專利名稱：三維高密度電法儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物探儀器，特別是涉及一種用于探測含水層的富水性、 導(dǎo)水斷層、導(dǎo)水陷落柱、充水巷道和采空區(qū)的三維高密度電法儀。
背景技術(shù)：
隨著礦井開采深度的增大和距離強含水層較近的煤層開釆，揭露各種導(dǎo) 水構(gòu)造以及老空區(qū)附近采掘活動的增多，突水事故頻頻發(fā)生，因此礦井水 害已成為礦井的重要地質(zhì)災(zāi)害。預(yù)防發(fā)生上述突水事故需要在采掘前準確 地對煤層底板巖石的含水性和構(gòu)造破壞程度進行分析，由此來預(yù)測出突水 量較大的突水點處，這樣就可避免發(fā)生突水事故，至少可以避免發(fā)生災(zāi)害 性突水事故。
地下水對巖石的導(dǎo)電性是極其敏感的，所以電法勘探是--種探測地下水 的較有效物探方法。電法勘探中常用的物探儀器為高密度電法儀。圖1為 一種己有技術(shù)的高密度電法儀結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，這種高密度電法
儀主要包括依次相連的電測儀l、電極轉(zhuǎn)換器2、多根電纜3和多個電極4。 由于這種高密度電法儀中的電極轉(zhuǎn)換器2是通過多根電纜3與多個電極4 相連，即電極轉(zhuǎn)換器2和電極4相距較遠，因此受電纜3使用長度的限制， 測量的區(qū)域相對較小，并且現(xiàn)場操作過程較為繁瑣，因而操作人員的工作 量較大。另外，該高密度電法儀中的電測儀1只能對測量數(shù)據(jù)進行記錄， 待測量工作結(jié)束后其需將這些測量數(shù)據(jù)回放給PC機，再由PC機進行處理， 即這種高密度電法儀不具有數(shù)據(jù)處理功能。
圖2為另一種已有技術(shù)的高密度電法儀結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，這種 高密度電法儀主要包括電測儀5、主電纜6和多個電極7。雖然這種高密度 電法儀能夠顯示出測量曲線，但需在測量工作結(jié)束后在PC機上成圖。另外， 這種高密度電法儀在測量深度較大時(一般在500米以上)，其野外操作的復(fù)雜度會大大增加，因而適用范圍較小。此外，眾所周知，由于大地電 場紊亂的原因而常會導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準，而在錯誤的數(shù)值下進行的任何計 算都將得出錯誤的結(jié)論，即可靠性差。而只要采樣足夠多，完全可以通過 數(shù)理統(tǒng)計的辦法取得正確的數(shù)據(jù)。但上述兩種高密度電法儀均沒有配備計 算機系統(tǒng)，因而采樣的速度都較低，所以無法進行大樣本采樣。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種測量速度快、可靠性 高、測韋深度較大，適用范圍廣，并且能夠現(xiàn)場對測量結(jié)果進行分析的三 維高密度電法儀。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的三維高密度電法儀包括主機、兩個 供電極轉(zhuǎn)換器、測量極轉(zhuǎn)換器、兩組供電電極以及一組測量電極；其中主 機包括工業(yè)計算機、供電電路、測量電路及電極轉(zhuǎn)換電路，其上的直流電 源輸出端連接到供電極轉(zhuǎn)換器，而測量信號輸入端則連接到測量極轉(zhuǎn)換器 兩個供電極轉(zhuǎn)換器分別通過供電電纜與主機及兩組供電電極相連，而測量 極轉(zhuǎn)換器則分別通過測量電纜與主機及一組測量電極相接。
所述的兩個供電極轉(zhuǎn)換器相隔距離設(shè)置，而測量極轉(zhuǎn)換器則設(shè)置在上 述兩個供電極轉(zhuǎn)換器之間。
所述的每組供電電極和測量電極至少包括16個電極。
本發(fā)明提供的三維高密度電法儀能夠利甩主機中的工業(yè)計算機自動進 行超過5000次的大樣本采樣數(shù)據(jù)的記錄、數(shù)理統(tǒng)計和判別，并能自動進行 檢驗，同時可生成二維或三維圖形，因此測量結(jié)果準確可靠且直觀。另外， 利用工業(yè)計算機中的高速數(shù)據(jù)采集卡可以提高采樣數(shù)量和速度。此外，可 利用主機對供電極轉(zhuǎn)換器和測量極轉(zhuǎn)換器進行遠程控制，因此能夠用少量 的電纜控制更多的電極，從而可以增加測量范圍和深度，并且提高測量速 度。另外，由于電極采用四極方式布設(shè)，因此可使測量深度達到IOOO米以上，所以擴大了儀器的適用范圍。


圖1為一種已有技術(shù)的高密度電法儀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為另一種已有技術(shù)的高密度電法儀結(jié)構(gòu)示章圖。 圖3為本發(fā)明提供的三維高密度電法儀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的三維高密度電法儀進行詳 細說明。
如圖3所示，本發(fā)明提供的三維高密度電法儀包括主機8、兩個供電極 轉(zhuǎn)換器9、測量極轉(zhuǎn)換器10、兩組供電電極11以及一組測量電極12;其中 主機8包括工業(yè)計算機、供電電跨、測量電路及電極轉(zhuǎn)換電路，其上的直 流電源輸出端連接到供電極轉(zhuǎn)換器9，而測量信號輸入端則連接到測量極轉(zhuǎn) 換器10;兩個供電極轉(zhuǎn)換器9分別通過供電電纜13與主機8及兩組供電電 極11相連，而測量極轉(zhuǎn)換器10則分別通過測量電纜14與主機8及一組測 量電極12相接。
所述的兩個供電極轉(zhuǎn)換器9相隔距離設(shè)置，而測量極轉(zhuǎn)換器10則設(shè)置 在上述兩個供電極轉(zhuǎn)換器9之間。
所述的每組供電電極11和測量電極12至少包括16個電極，可根據(jù)實 際探測情況增加其數(shù)量。
利用本發(fā)明提供的三維高密度電法儀探測煤層底板巖石的含水性和構(gòu) 造破壞程度的工作過程如下
1、首先在待探測地區(qū)的地表面上相隔距離布設(shè)好兩組供電電極ll，并 將兩個供電極轉(zhuǎn)換器9分別放置在上述兩組供電電極11的附近，然后將兩 組供電電極11分別連接到相應(yīng)的供電極轉(zhuǎn)換器9上；之后在兩組供電電極 11之間的地表面上布設(shè)一組測量電極12，并將測量極轉(zhuǎn)換器10放置在上述測量電極12的附近，然后將測量電極12連接到測量極轉(zhuǎn)換器10上；最 后利用供電電纜13將主機8與兩組供電電極11相連，同時將主機8上的 直流電源輸出端連接到供電極轉(zhuǎn)換器9上；利用測量電纜14將主機8與測 量電極12相連，同時將主機8上的測量信號輸入端連接到測量極轉(zhuǎn)換器10 上；
2、 通過主機8發(fā)出控制信號，選定一對供電電極11和一對測量電極 12,供電電極11不同時，則測量深度不同，而測量電極12不同時，則測 量位置不同；
3、 利用主機8將直流電源的電壓輸出到上述的一對供電電極11，其中 一個電極為正，另一個電極為負；
4、 利用主機8讀取上述一對,量電極12的電位差及供電電流；
5、 利用主機8將直流電源的電壓反向輸出到上述的供電電極11;
6、 利用主機8讀取上述一對測量電極12的電位差及供電電流；
7、 利用主機8根據(jù)正負供電時分別測量的電位差和供電電流及根據(jù)電 極位置計算出的裝置系數(shù)而計算出視電阻率；
8、 重復(fù)步驟3至7,直至達到測量次數(shù)要求，然后利用數(shù)理統(tǒng)計方法 對上述測量數(shù)據(jù)進行計算并分析，不但要求結(jié)果符合行業(yè)規(guī)程要求的相對 誤差小于5%，而且還引入數(shù)理統(tǒng)計中差異系數(shù)的概念，要求測量結(jié)果整體 差異系數(shù)小于指定值。對于不符合要求的測量結(jié)果，繼續(xù)重復(fù)步驟3至7， 然后重新統(tǒng)計，直至達到要求；
9、 重復(fù)步驟2至8以測量其他點位和深度的數(shù)據(jù)；
10、 將上述測量數(shù)據(jù)記錄到主機8上的工業(yè)機算機中；
11、 利用存儲在工業(yè)機算機中的專家系統(tǒng)軟件對測量數(shù)據(jù)進行分析， 以提供輔助判別；
12、 利用主機8制作出三維等值面圖及二維剖面圖，以提供直觀結(jié)果。
權(quán)利要求
1、一種三維高密度電法儀，其特征在于所述的三維高密度電法儀包括主機(8)、兩個供電極轉(zhuǎn)換器(9)、測量極轉(zhuǎn)換器(10)、兩組供電電極(11)以及一組測量電極(12)；其中主機(8)包括工業(yè)計算機、供電電路、測量電路及電極轉(zhuǎn)換電路，其上的直流電源輸出端連接到供電極轉(zhuǎn)換器(9)，而測量信號輸入端則連接到測量極轉(zhuǎn)換器(10)；兩個供電極轉(zhuǎn)換器(9)分別通過供電電纜(13)與主機(8)及兩組供電電極(11)相連，而測量極轉(zhuǎn)換器(10)則分別通過測量電纜(14)與主機(8)及一組測量電極(12)相接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維高密度電法儀，其特征在于所述的兩 個供電極轉(zhuǎn)換器(9)相隔距離設(shè)置，而測量極轉(zhuǎn)換器(10)則設(shè)置在上述 兩個供電極轉(zhuǎn)換器(9)之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維高密度電法儀，其特征在于所述的每 組供電電極(11)和測量電極(12)至少包括16個電極。
全文摘要
一種三維高密度電法儀。其包括主機、兩個供電極轉(zhuǎn)換器、測量極轉(zhuǎn)換器、兩組供電電極以及一組測量電極。本發(fā)明提供的三維高密度電法儀能夠利用主機中的工業(yè)計算機自動進行超過5000次的大樣本采樣數(shù)據(jù)的記錄、數(shù)理統(tǒng)計和判別，并能自動進行檢驗，同時可生成二維或三維圖形，因此測量結(jié)果準確可靠且直觀。另外，利用工業(yè)計算機中的高速數(shù)據(jù)采集卡可以提高采樣數(shù)量和速度。此外，可利用主機對供電極轉(zhuǎn)換器和測量極轉(zhuǎn)換器進行遠程控制，因此能夠用少量的電纜控制更多的電極，從而可以增加測量范圍和深度，并且提高測量速度。另外，由于電極采用四極方式布設(shè)，因此可使測量深度達到1000米以上，所以擴大了儀器的適用范圍。
文檔編號G01N27/12GK101435787SQ200810154259
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者徐啟祿, 徐士元 申請人:天津錄能泰礦用技術(shù)有限公司