一种电磁法勘探电极极化电位的测试装置的制造方法

文档序号:10652930阅读:597来源:国知局
一种电磁法勘探电极极化电位的测试装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种电磁法勘探电极极化电位的测试装置,测试装置包括:电极测试盒、位于电极测试盒中的测试电极、第一模拟开关、第二模拟开关、运算放大器以及差分模数转换器,测试电极与第一模拟开关的一端连接,第一模拟开关的另一端与运算放大器的输入端连接,运算放大器的输出端与第二模拟开关的一端连接,第二模拟开关的另一端与低通滤波器的输入连接,低通滤波器的输出与差分模数转换器的输入端连接。利用本发明提供的测试装置来进行电极极化电位的分析,可以获得可靠的极化电位数据,电极影响因数控制较灵活,在实验室内即可完成所需要的电极评价。
【专利说明】
一种电磁法勘探电极极化电位的测试装置
技术领域
[0001]本发明涉及地球物理勘测领域,特别涉及一种电磁法勘探电极极化电位的测试装置。
【背景技术】
[0002]地面电磁法勘探中,需要测量的物理量包括两个电场分量与3个磁场分量,其中电场分量的测量就是通过埋在地面上的两个电极之间的电压来获得的。
[0003]由于反映深部信息的低频电磁信号非常微弱,探测难度极大,而对电极的性能要求也很高,要求电极与地面接触后,产生的极化电位必需足够小而且稳定,其极化电位对外界温度,土壤的湿度,土壤溶液的矿化度影响较小(随着埋电极的时间变长,以上的参数都会有所变化)。否则,测量获得的低频电场数据将受到极大的污染而不可用。与人文干扰和系统噪声相比,电极极化电位的特性对测量数据的影响更是隐形而不可知的。由于电法用电极极化电位的检测装置目前还没有,所以电极极化电位特性也无法得知,如果可以检测电极的极化电位,那么无论对电场的测量,还是后续的数据处理都有及其重要的积极意义。
[0004]现有技术通常采用在野外某两个测点周围埋设多个电极,然后进行同测点不同电极测量以及两测点不同电极交叉测量的方法来获得数据,进而通过相关性与方差计算进行研究。目前现有技术存在一下几个缺陷:1、研究忽略了同一测点上不同电极之间的影响;2、数据本身携带了各种地电场的信息,夹杂在极化电位数据中,无法获得可靠的结果;3、无法提取电极极化电位的信息;4、只进行时间序列的评价,没有进行数据频率域的分析,不大适用于利用频率域的电磁勘探方法。

【发明内容】

[0005]有鉴于此,本发明实施例提供了一种电磁法勘探电极极化电位的测试装置。
[0006]—种电磁法勘探电极极化电位的测试装置,所述测试装置包括:电极测试盒、位于所述电极测试盒中的测试电极、第一模拟开关、第二模拟开关、差分运算放大器、低通滤波器以及差分模数转换器,所述测试电极与所述第一模拟开关的一端连接,所述第一模拟开关的另一端与所述差分运算放大器的输入端连接,所述差分运算放大器的输出端与所述第二模拟开关的一端连接,所述第二模拟开关的另一端与所述低通滤波器的输入连接,所述低通滤波器的输出与所述差分模数转换器的输入端连接。
[0007]可选地,所述电极测试盒为具有一面开口的长方体,与所述开口相邻的其中两个侧面上相对设置两张供电极板,分别为第一供电极板和第二供电极板,所述长方体内填充有电解质,所述测试电极通过所述开口放置在所述电极测试盒中的电解质内。
[0008]可选地,所述第一供电极板具有正电压,所述第二供电极板具有接地;或者第一供电极板接地,所述第二供电极板具有正电压。
[0009]可选地,所述电极测试盒的深度为I米,所述电极测试盒的宽度为I米,所述电极测试盒的长度为2米。
[0010]可选地,所述电解质为均匀无杂质的土壤。
[0011]可选地,所述测试电极位于所述电极测试盒的开口的几何中心处。
[0012]可选地,所述差分运算放大器的型号为差分运算放大器AD620。
[0013]可选地,所述差分模数转换器为差分输入型模数转换器。
[0014]从以上技术方案可以看出,本发明实施例具有以下优点:
[0015]利用本发明提供的测试装置来进行电极极化电位的分析,可以获得可靠的极化电位数据,电极影响因数控制较灵活,在实验室内即可完成所需要的电极评价。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的电磁法勘探电极极化电位的测试装置的电路图;
[0017]图2是本发明的电磁法勘探电极极化电位的电极测试盒的结构图;
[0018]图3是本发明的电磁法勘探电极极化电位的电极测试盒内电场分布的示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
[0020]本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的实施例可以用除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0021]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0022]可能涉及的术语解释:
[0023]电极极化电位:电极与土壤接触的时候,会产生一个极化电位,这个极化电位会随着外界的温度与湿度变化而变化,所谓的不极化电极并不是指电极没有极化作用,而是说它的极化电位很小,并且比较稳定,极化电位对外界环境的变化不敏感而已。
[0024]电解质是溶于水溶液中或在熔融状态下就能够导电(自身电离成阳离子与阴离子)的化合物。
[0025]电极:在可逆电池的情况下,整个电池处于电化学平衡状态,两个电极也分别处于平衡状态,电极电位是由能斯特方程决定的,是平衡的电极电位。此时,通过电极的电流为零,即电极反应的速率为零。若要使一个不为零的电流通过电极,电极电位必须偏离平衡电极电位的值,这个就称为极化电极。
[0026]模拟开关:(英文名Analogswitches),主要是完成信号链路中的信号切换功能。采用MOS管的开关方式实现了对信号链路关断或者打开;由于其功能类似于开关,而用模拟器件的特性实现,成为模拟开关。
[0027]结合图1所示,本发明提供一种电磁法勘探电极极化电位的测试装置,所述测试装置包括:电极测试盒1、位于所述电极测试盒I中的测试电极2、第一模拟开关3、第二模拟开关5、差分运算放大器4、低通滤波器以及差分模数转换器6,所述测试电极2与所述第一模拟开关3的一端连接,所述第一模拟开关3的另一端与差分运算放大器4的输入端连接,差分运算放大器4的输出端与所述第二模拟开关5的一端连接,所述第二模拟开关5的另一端与所述低通滤波器9的输入连接,所述低通滤波器9的输出与所述差分模数转换器6的输入端连接。
[0028]结合图1所示,第一模拟开关3和第二模拟开关5均包括四个子模拟开关,便于与差分运算放大器4或低通滤波器9连接,本领域普通技术人员应当了解,不进行赘述。
[0029]低通滤波器9可以广泛的采用现有的低通滤波器,对此不做限定。
[0030]结合图2所示,对于电极测试盒I的结构,本发明提供了一种实现方式,下面进行介绍:
[0031]通常电磁法测试使用的测试电极2接触土壤的部分通常是直径为1cm的圆形,为了避免两个测试电极2之间的相互影响,那么测试电极2的影响距离约为Im的水平,电极测试盒I为具有一面开口的长方体,与开口相邻的其中两个侧面上相对设置两张供电极板,分别为第一供电极板7和第二供电极板8,长方体内填充有电解质,测试电极2由开口放置在电极测试盒I中的电解质内。
[0032]结合图3所示,第一供电极板7具有正电压12V,第二供电极板8接地;或者第一供电极板7接地,第二供电极板8具有12V电压,给电极测试盒I的供电极板加入一个电压后,可见电场在土槽内是均匀分布的,那么,电极测试盒两边两电极之间的中点电势为两电极电势之和的一半,这里应该为6V电压。
[0033]通过实验发现,电极测试盒2的深度为I米,电极测试盒2的宽度为I米,电极测试盒2的长度为2米,测试的效果较好。
[0034]可选地,电解质为均匀无杂质的土壤,填充土壤的时候,必须保证均匀,泥土内不要有石头等杂物,均匀埋填压实。
[0035]可选地,测试电极2位于电极测试盒2的开口的几何中心处,测试电极2直接插在泥土中,当然,测试电极2不一定放在几何中心处,根据电极的不同放置位置,相应地修改检测用的参考电位就可以了,本领域普通技术人员应当了解,此处不做限定。
[0036]可选地,差分运算放大器4的型号为差分运算放大器AD620,AD620具有高精度(最大非线性度40ppm)、低失调电压(最大50μν)和低失调漂移(最大0.6yV/°C)特性,是电子秤和传感器接口等精密数据采集系统的理想之选。它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性,使之非常适合ECG和无创血压监测仪等医疗应用。
[0037]可选地,差分模数转换器6为差分输入型模数转换器。
[0038]对于应用前面介绍的测试装置进行测量可能的测试方法的一种实现方式是:
[0039]把测试电极2接上一条引线与6V电压通过第一模拟开关3连接差分运算放大器4进行一个差分斩波处理,差分运算放大器4输出再次通过第二模拟开关5获得一个差分信号,把差分信号送给一个差分模数转换器6后获得测试电极的极化电位,对这个极化电位进行长时间测量,并对数据进行处理,从而获得一些评价结果。
[0040]利用本发明提供的测试装置来进行电极极化电位的分析,可以获得可靠的极化电位数据,电极影响因数控制较灵活,在实验室内即可完成所需要的电极评价。
[0041]所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
[0042]在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
[0043]作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0044]另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0045]本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:只读存储器(R0M,Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
[0046]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
[0047]以上对本发明所提供的一种电磁法勘探电极极化电位的测试装置进行了详细介绍,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例的思想,在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处,综上,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种电磁法勘探电极极化电位的测试装置,其特征在于,所述测试装置包括:电极测试盒、位于所述电极测试盒中的测试电极、第一模拟开关、第二模拟开关、差分运算放大器、低通滤波器以及差分模数转换器,所述测试电极与所述第一模拟开关的一端连接,所述第一模拟开关的另一端与所述差分运算放大器的输入端连接,所述差分运算放大器的输出端与所述第二模拟开关的一端连接,所述第二模拟开关的另一端与所述低通滤波器的输入连接,所述低通滤波器的输出与所述差分模数转换器的输入端连接。2.根据权利要求1所述的测试装置,其特征在于,所述电极测试盒为具有一面开口的长方体,与所述开口相邻的其中两个侧面上相对设置两张供电极板,分别为第一供电极板和第二供电极板,所述长方体内填充有电解质,所述测试电极通过所述开口放置在所述电极测试盒中的电解质内。3.根据权利要求2所述的测试装置,其特征在于,所述第一供电极板具有正电压,所述第二供电极板接地;或者第一供电极板接地,所述第二供电极板具有正电压。4.根据权利要求2或3所述的测试装置,其特征在于,所述电极测试盒的深度为I米,所述电极测试盒的宽度为I米,所述电极测试盒的长度为2米。5.根据权利要求4所述的测试装置,其特征在于,所述电解质为均匀无杂质的土壤。6.根据权利要求2所述的测试装置,其特征在于,所述测试电极位于所述电极测试盒的开口的几何中心处。7.根据权利要求1所述的测试装置,其特征在于,所述差分运算放大器的型号为差分运算放大器AD620。8.根据权利要求2所述的测试装置,其特征在于,所述差分模数转换器为差分输入型模数转换器。
【文档编号】G01V13/00GK106019404SQ201610512642
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】真齐辉, 底青云
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所
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