一種電磁法勘探電極極化電位的測試裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電磁法勘探電極極化電位的測試裝置，測試裝置包括：電極測試盒、位于電極測試盒中的測試電極、第一模擬開關(guān)、第二模擬開關(guān)、運(yùn)算放大器以及差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器，測試電極與第一模擬開關(guān)的一端連接，第一模擬開關(guān)的另一端與運(yùn)算放大器的輸入端連接，運(yùn)算放大器的輸出端與第二模擬開關(guān)的一端連接，第二模擬開關(guān)的另一端與低通濾波器的輸入連接，低通濾波器的輸出與差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。利用本發(fā)明提供的測試裝置來進(jìn)行電極極化電位的分析，可以獲得可靠的極化電位數(shù)據(jù)，電極影響因數(shù)控制較靈活，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)即可完成所需要的電極評(píng)價(jià)。
【專利說明】
一種電磁法勘探電極極化電位的測試裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及地球物理勘測領(lǐng)域，特別涉及一種電磁法勘探電極極化電位的測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地面電磁法勘探中，需要測量的物理量包括兩個(gè)電場分量與3個(gè)磁場分量，其中電場分量的測量就是通過埋在地面上的兩個(gè)電極之間的電壓來獲得的。
[0003]由于反映深部信息的低頻電磁信號(hào)非常微弱，探測難度極大，而對(duì)電極的性能要求也很高，要求電極與地面接觸后，產(chǎn)生的極化電位必需足夠小而且穩(wěn)定，其極化電位對(duì)外界溫度，土壤的濕度，土壤溶液的礦化度影響較小(隨著埋電極的時(shí)間變長，以上的參數(shù)都會(huì)有所變化)。否則，測量獲得的低頻電場數(shù)據(jù)將受到極大的污染而不可用。與人文干擾和系統(tǒng)噪聲相比，電極極化電位的特性對(duì)測量數(shù)據(jù)的影響更是隱形而不可知的。由于電法用電極極化電位的檢測裝置目前還沒有，所以電極極化電位特性也無法得知，如果可以檢測電極的極化電位，那么無論對(duì)電場的測量，還是后續(xù)的數(shù)據(jù)處理都有及其重要的積極意義。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)通常采用在野外某兩個(gè)測點(diǎn)周圍埋設(shè)多個(gè)電極，然后進(jìn)行同測點(diǎn)不同電極測量以及兩測點(diǎn)不同電極交叉測量的方法來獲得數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過相關(guān)性與方差計(jì)算進(jìn)行研究。目前現(xiàn)有技術(shù)存在一下幾個(gè)缺陷:1、研究忽略了同一測點(diǎn)上不同電極之間的影響;2、數(shù)據(jù)本身攜帶了各種地電場的信息，夾雜在極化電位數(shù)據(jù)中，無法獲得可靠的結(jié)果;3、無法提取電極極化電位的信息;4、只進(jìn)行時(shí)間序列的評(píng)價(jià)，沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)頻率域的分析，不大適用于利用頻率域的電磁勘探方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電磁法勘探電極極化電位的測試裝置。
[0006]—種電磁法勘探電極極化電位的測試裝置，所述測試裝置包括:電極測試盒、位于所述電極測試盒中的測試電極、第一模擬開關(guān)、第二模擬開關(guān)、差分運(yùn)算放大器、低通濾波器以及差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述測試電極與所述第一模擬開關(guān)的一端連接，所述第一模擬開關(guān)的另一端與所述差分運(yùn)算放大器的輸入端連接，所述差分運(yùn)算放大器的輸出端與所述第二模擬開關(guān)的一端連接，所述第二模擬開關(guān)的另一端與所述低通濾波器的輸入連接，所述低通濾波器的輸出與所述差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。
[0007]可選地，所述電極測試盒為具有一面開口的長方體，與所述開口相鄰的其中兩個(gè)側(cè)面上相對(duì)設(shè)置兩張供電極板，分別為第一供電極板和第二供電極板，所述長方體內(nèi)填充有電解質(zhì)，所述測試電極通過所述開口放置在所述電極測試盒中的電解質(zhì)內(nèi)。
[0008]可選地，所述第一供電極板具有正電壓，所述第二供電極板具有接地;或者第一供電極板接地，所述第二供電極板具有正電壓。
[0009]可選地，所述電極測試盒的深度為I米，所述電極測試盒的寬度為I米，所述電極測試盒的長度為2米。
[0010]可選地，所述電解質(zhì)為均勻無雜質(zhì)的土壤。
[0011]可選地，所述測試電極位于所述電極測試盒的開口的幾何中心處。
[0012]可選地，所述差分運(yùn)算放大器的型號(hào)為差分運(yùn)算放大器AD620。
[0013]可選地，所述差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器為差分輸入型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0014]從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]利用本發(fā)明提供的測試裝置來進(jìn)行電極極化電位的分析，可以獲得可靠的極化電位數(shù)據(jù)，電極影響因數(shù)控制較靈活，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)即可完成所需要的電極評(píng)價(jià)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的電磁法勘探電極極化電位的測試裝置的電路圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的電磁法勘探電極極化電位的電極測試盒的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的電磁法勘探電極極化電位的電極測試盒內(nèi)電場分布的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的實(shí)施例可以用除了在這里圖示或描述的內(nèi)容以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]可能涉及的術(shù)語解釋:
[0023]電極極化電位:電極與土壤接觸的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)極化電位，這個(gè)極化電位會(huì)隨著外界的溫度與濕度變化而變化，所謂的不極化電極并不是指電極沒有極化作用，而是說它的極化電位很小，并且比較穩(wěn)定，極化電位對(duì)外界環(huán)境的變化不敏感而已。
[0024]電解質(zhì)是溶于水溶液中或在熔融狀態(tài)下就能夠?qū)щ?自身電離成陽離子與陰離子)的化合物。
[0025]電極:在可逆電池的情況下，整個(gè)電池處于電化學(xué)平衡狀態(tài)，兩個(gè)電極也分別處于平衡狀態(tài)，電極電位是由能斯特方程決定的，是平衡的電極電位。此時(shí)，通過電極的電流為零，即電極反應(yīng)的速率為零。若要使一個(gè)不為零的電流通過電極，電極電位必須偏離平衡電極電位的值，這個(gè)就稱為極化電極。
[0026]模擬開關(guān):(英文名Analogswitches)，主要是完成信號(hào)鏈路中的信號(hào)切換功能。采用MOS管的開關(guān)方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)鏈路關(guān)斷或者打開；由于其功能類似于開關(guān)，而用模擬器件的特性實(shí)現(xiàn)，成為模擬開關(guān)。
[0027]結(jié)合圖1所示，本發(fā)明提供一種電磁法勘探電極極化電位的測試裝置，所述測試裝置包括:電極測試盒1、位于所述電極測試盒I中的測試電極2、第一模擬開關(guān)3、第二模擬開關(guān)5、差分運(yùn)算放大器4、低通濾波器以及差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器6，所述測試電極2與所述第一模擬開關(guān)3的一端連接，所述第一模擬開關(guān)3的另一端與差分運(yùn)算放大器4的輸入端連接，差分運(yùn)算放大器4的輸出端與所述第二模擬開關(guān)5的一端連接，所述第二模擬開關(guān)5的另一端與所述低通濾波器9的輸入連接，所述低通濾波器9的輸出與所述差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器6的輸入端連接。
[0028]結(jié)合圖1所示，第一模擬開關(guān)3和第二模擬開關(guān)5均包括四個(gè)子模擬開關(guān)，便于與差分運(yùn)算放大器4或低通濾波器9連接，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，不進(jìn)行贅述。
[0029]低通濾波器9可以廣泛的采用現(xiàn)有的低通濾波器，對(duì)此不做限定。
[0030]結(jié)合圖2所示，對(duì)于電極測試盒I的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)方式，下面進(jìn)行介紹:
[0031]通常電磁法測試使用的測試電極2接觸土壤的部分通常是直徑為1cm的圓形，為了避免兩個(gè)測試電極2之間的相互影響，那么測試電極2的影響距離約為Im的水平，電極測試盒I為具有一面開口的長方體，與開口相鄰的其中兩個(gè)側(cè)面上相對(duì)設(shè)置兩張供電極板，分別為第一供電極板7和第二供電極板8，長方體內(nèi)填充有電解質(zhì)，測試電極2由開口放置在電極測試盒I中的電解質(zhì)內(nèi)。
[0032]結(jié)合圖3所示，第一供電極板7具有正電壓12V，第二供電極板8接地;或者第一供電極板7接地，第二供電極板8具有12V電壓，給電極測試盒I的供電極板加入一個(gè)電壓后，可見電場在土槽內(nèi)是均勻分布的，那么，電極測試盒兩邊兩電極之間的中點(diǎn)電勢為兩電極電勢之和的一半，這里應(yīng)該為6V電壓。
[0033]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電極測試盒2的深度為I米，電極測試盒2的寬度為I米，電極測試盒2的長度為2米，測試的效果較好。
[0034]可選地，電解質(zhì)為均勻無雜質(zhì)的土壤，填充土壤的時(shí)候，必須保證均勻，泥土內(nèi)不要有石頭等雜物，均勻埋填壓實(shí)。
[0035]可選地，測試電極2位于電極測試盒2的開口的幾何中心處，測試電極2直接插在泥土中，當(dāng)然，測試電極2不一定放在幾何中心處，根據(jù)電極的不同放置位置，相應(yīng)地修改檢測用的參考電位就可以了，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，此處不做限定。
[0036]可選地，差分運(yùn)算放大器4的型號(hào)為差分運(yùn)算放大器AD620，AD620具有高精度(最大非線性度40ppm)、低失調(diào)電壓(最大50μν)和低失調(diào)漂移(最大0.6yV/°C)特性，是電子秤和傳感器接口等精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想之選。它還具有低噪聲、低輸入偏置電流和低功耗特性，使之非常適合ECG和無創(chuàng)血壓監(jiān)測儀等醫(yī)療應(yīng)用。
[0037]可選地，差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器6為差分輸入型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0038]對(duì)于應(yīng)用前面介紹的測試裝置進(jìn)行測量可能的測試方法的一種實(shí)現(xiàn)方式是:
[0039]把測試電極2接上一條引線與6V電壓通過第一模擬開關(guān)3連接差分運(yùn)算放大器4進(jìn)行一個(gè)差分?jǐn)夭ㄌ幚?，差分運(yùn)算放大器4輸出再次通過第二模擬開關(guān)5獲得一個(gè)差分信號(hào)，把差分信號(hào)送給一個(gè)差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器6后獲得測試電極的極化電位，對(duì)這個(gè)極化電位進(jìn)行長時(shí)間測量，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而獲得一些評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0040]利用本發(fā)明提供的測試裝置來進(jìn)行電極極化電位的分析，可以獲得可靠的極化電位數(shù)據(jù)，電極影響因數(shù)控制較靈活，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)即可完成所需要的電極評(píng)價(jià)。
[0041]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0042]在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。
[0043]作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。
[0044]另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。
[0045]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括:只讀存儲(chǔ)器(R0M，Read Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盤或光盤等。
[0046]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。
[0047]以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種電磁法勘探電極極化電位的測試裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電磁法勘探電極極化電位的測試裝置，其特征在于，所述測試裝置包括:電極測試盒、位于所述電極測試盒中的測試電極、第一模擬開關(guān)、第二模擬開關(guān)、差分運(yùn)算放大器、低通濾波器以及差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述測試電極與所述第一模擬開關(guān)的一端連接，所述第一模擬開關(guān)的另一端與所述差分運(yùn)算放大器的輸入端連接，所述差分運(yùn)算放大器的輸出端與所述第二模擬開關(guān)的一端連接，所述第二模擬開關(guān)的另一端與所述低通濾波器的輸入連接，所述低通濾波器的輸出與所述差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述電極測試盒為具有一面開口的長方體，與所述開口相鄰的其中兩個(gè)側(cè)面上相對(duì)設(shè)置兩張供電極板，分別為第一供電極板和第二供電極板，所述長方體內(nèi)填充有電解質(zhì)，所述測試電極通過所述開口放置在所述電極測試盒中的電解質(zhì)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試裝置，其特征在于，所述第一供電極板具有正電壓，所述第二供電極板接地;或者第一供電極板接地，所述第二供電極板具有正電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的測試裝置，其特征在于，所述電極測試盒的深度為I米，所述電極測試盒的寬度為I米，所述電極測試盒的長度為2米。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試裝置，其特征在于，所述電解質(zhì)為均勻無雜質(zhì)的土壤。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試裝置，其特征在于，所述測試電極位于所述電極測試盒的開口的幾何中心處。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述差分運(yùn)算放大器的型號(hào)為差分運(yùn)算放大器AD620。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試裝置，其特征在于，所述差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器為差分輸入型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號(hào)】G01V13/00GK106019404SQ201610512642
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】真齊輝, 底青云
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所