一种高密度测深装置的制作方法

1.本发明涉及测量领域，特别是涉及一种高密度测深装置。


背景技术：

2.随着我国经济的迅速发展，道路、桥梁、隧道和大坝等基础设施工程也得到了广泛地开展，在对这些基础设施工程建设时，需要对建设区域的地质情况进行详细地了解，以对后续的建设工作做出详细的评估。电法勘探就是一种有效地测量地质情况的方法，这种方法以地质体的电性差异为探测依据，可以检测出地质体的位置及分布范围等情况。其中的高密度电法是目前最常用的探测手段，现有的高密度电法是将用于检测的供电电极和测量电极设置在同一根电缆上，通过多组测量电极之间的电势差确定供电电极下方的电性特性，以便后续进一步确认测深曲线，再通过移动电缆或加长电缆等操作变换供电电极和测量电极的位置，以确定底部立体的地质情况。
3.现有技术中，一般设置有a，b两个供电电极，可以将a和b作为两个单独的供电电极使用，也可以将两者作为一个整体，其中一个电极的供电电压较高，另一个电极供电电压较小，但是这两种方法产生的电场都比较弱，电流密度较低，整个电场容易受外界环境以及其他干扰因素的影响，从而使得最终的测量结果存在较大的误差，并且由于测深过程中只采用了一根电缆，测量的灵活性较差，难以满足建设过程中高精度测量的需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种高密度测深装置，整个装置受外界环境影响小，提高了信噪比和抗干扰能力，保证了测量结果的准确性和可靠性，增强了测量的灵活性，更容易满足建设过程中高精度测量的需求。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种高密度测深装置，包括电极和电缆，所述电缆包括供电电缆和测量电缆；
6.所述电极包括至少一组的供电电极及其对应的n对测量电极，n为正整数；
7.一组的所述供电电极包括第一供电电极，第二供电电极和第三供电电极，所述第一供电电极和所述第三供电电极设置在所述供电电缆上，所述第一供电电极的供电电压和所述第三供电电极的供电电压均大于所述第二供电电极的供电电压；
8.n对所述测量电极设置于所述测量电缆上；
9.所述第二供电电极设置在所述供电电缆或所述测量电缆上，所述第二供电电极的位置为所述测量电缆与中线的相交位置，所述中线为所述第一供电电极和所述第三供电电极的中线。
10.优选地，包括：所述供电电极为多组，且每组所述供电电极中的所述第二供电电极呈矩形阵列排布。
11.优选地，包括：所述供电电极为多组，且每组所述供电电极中的所述第二供电电极呈圆形阵列排布。
12.优选地，所述测量电极为不极化电极。
13.优选地，所述测量电缆和所述供电电缆搭接。
14.优选地，所述第一供电电极和所述第三供电电极关于所述第二供电电极对称。
15.优选地，所述第一供电电极和所述第三供电电极的供电电压相等。
16.本发明提供了一种高密度测深装置，包括电极和电缆，电极包括至少一组的供电电极及其对应的测量电极，设置第一供电电极，第二供电电极和第三供电电极作为一组的供电电极，第一供电电极，第二供电电极和第三供电电极之间形成了电流聚焦效应，电流聚焦效应可以增强供电电极产生的电场，提高电流密度，使整个装置受外界环境影响小，提高了信噪比和抗干扰能力，保证了测量结果的准确性和可靠性。电缆包括了供电电缆和测量电缆，将供电电缆和测量电缆区分开，增强了测量的灵活性，更容易满足建设过程中高精度测量的需求。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，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。
18.图1为本发明提供的一种高密度测深装置的结构示意图；
19.图2为本发明提供的另一种高密度测深装置的结构示意图；
20.图3为本发明提供的另一种高密度测深装置的结构示意图；
21.图4为本发明提供的一种高密度测深装置所形成的电流聚焦效应示意图。
具体实施方式
22.本发明的核心是提供一种高密度测深装置，整个装置受外界环境影响小，提高了信噪比和抗干扰能力，保证了测量结果的准确性和可靠性，增强了测量的灵活性，更容易满足建设过程中高精度测量的需求。
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。
24.请参照图1，图1为本发明提供的一种高密度测深装置的结构示意图；一种高密度测深装置，包括电极和电缆，电缆包括供电电缆11和测量电缆12；
25.电极包括至少一组的供电电极及其对应的n对测量电极，n为正整数；
26.一组的供电电极包括第一供电电极a1，第二供电电极b和第三供电电极a2，第一供电电极a1和第三供电电极a2设置在供电电缆11上，第一供电电极a1的供电电压和第三供电电极a2的供电电压均大于第二供电电极b的供电电压；
27.n对测量电极设置于测量电缆12上；
28.第二供电电极b设置在供电电缆11或测量电缆12上，第二供电电极b的位置为测量电缆12与中线的相交位置，中线为第一供电电极a1和第三供电电极a2的中线。
29.在实际应用中，测深过程需要供电电极和测量电极来实现，针对不同的供电电极有其对应的测量电极，图1中所示的m和n为一对测量电极，本技术提供的高密度测深装置中的供电电极包括第一供电电极a1，第二供电电极b和第三供电电极a2，第一供电电极a1，第二供电电极b和第三供电电极a2作为一组的供电电极，并且第一供电电极a1的供电电压和第三供电电极a2的供电电压均大于第二供电电极b的供电电压，由于第二供电电极b的供电电压较小，第一供电电极a1和第三供电电极a2产生的电场方向和第二供电电极b产生的电场方向相反，电流线从第一供电电极a1和第三供电电极a2流向第二供电电极b，越靠近第二供电电极b电流密度越大，电流密度越大，电场信号越强，以此形成了电流聚焦效应增强了第二供电电极b周围的电场，请参照图4，图4为本发明提供的一种高密度测深装置所形成的电流聚焦效应示意图；在供电时，电流从第一供电电极a1和第三供电电极a2流出，经过下方的地质体后流向第二供电电极b，测量电极以第二供电电极b为中心，通过逐渐远离第二供电电极b测量离第二供电电极b不同距离的电势，用测量到的离第二供电电极b不同距离的电势表征第二供电电极b下方不同深度的电场分布情况，从而获取第二供电电极b的电性特性，以便后续进一步确认测深曲线，以便后续工作人员对地质情况的进一步分析。
30.需要说明的是，可以通过测量电极检测的电势信号获取第二供电电极b的电性特性，也可以通过测量电极检测到的电流信号和电阻信号等其他电信号表征第二供电电极b下方不同深度的电场分布情况，同样可以获取第二供电电极b的电性特性，也可以测量多种电信号，综合分析获取第二供电电极b的电性特性，对于如何通过测量电极获取第二供电电极b的电性特性以及对应的测深曲线的具体实现方式等本技术在此不做特别的限定。对于不同的供电电极可以测量相同深度的电性特性，也可以测量不同深度的电性特性，对于电性特性确认过程中深度的变化步长等也没有过多的限制，对于该供电电极测量的深度以及不同深度间距等本技术在此不做特别的限定，根据实际测量情况调整。
31.考虑到测量电极也会对供电电极产生的电场造成一定的干扰，将电缆分为供电电缆11和测量电缆12，第一供电电极a1和第三供电电极a2设置在供电电缆11上，测量电极设置在测量电缆12上，第二供电电极b作为供电电缆11和测量电缆12的交点，可以设置在供电电缆11上，也可以设置在测量电缆12上。一般地，第一供电电极a1和第三供电电极a2的供电电压差别很小，几乎相等，以确保供电电极形成的电场强度稳定，基本保证第一供电电极a1和第三供电电极a2形成的电流线的交点在两者的中点，第二供电电极b位于第一供电电极a1和第三供电电极a2的中线上。
32.具体地，将供电电缆11和测量电缆12分离，可以通过调整供电电缆11和测量电缆12之间的夹角实现对第二供电电极b在不同角度的电性特性的测量，也可以针对同一个第二供电电极b设置多根测量电缆12，实现对第二供电电极b全方位的电性特性的测量，实现对地质情况的大范围多角度的精密扫描，满足对目标体的随形精密扫描，可以根据具体情况选择的灵活测量方式，减少人工浪费，提高工作效率，将供电电缆11和测量电缆12分离也可以进一步确保对第二供电电极b下方的测量深度可以进一步增加，通过单独增长测量电缆12或者平移测量电缆12等都可以实现。具体如何排布供电电缆11和测量电缆12，电缆的种类，数量和长度等本技术在此不做特别的限定，电缆可以采用大线电缆等。一般地，测量过程是基于第二供电电极b的等势面用测量到的离第二供电电极b不同距离的电势表征第二供电电极b下方不同深度的电场分布情况，考虑第二供电电极b的等势线的形状，可以将
供电电缆11和测量电缆12垂直布设。
33.在实际应用中，一对测量电极可以是相邻的两个电极组成，也可以是间隔一个电极的两个电极组成，一般地，一对测量电极中的两个电极之间的距离尽可能的小，以确保测量结果的精确度，对于一对测量电极的间距和具体测量过程等本技术在.此不做特别的限定。对于一组供电电极，具体设置几对测量电极以及在供电电极的哪个方向设置等本技术在此不做特别的限定。
34.可以理解的是，电缆上设置了很多电极，在测深过程开始时，先确定一个电极作为第二供电电极b，再以第二供电电极b为交点确定供电电缆11和测量电缆12，按照位置关系在供电电缆11上确定两个电极作为第一供电电极a1和第三供电电极a2，测量电缆12上的电极均可作为测量电极，具体选择取决于需要测量的深度要求。所以对于供电电缆11和测量电缆12的选择是不固定的，一根电缆可以作为供电电缆11，也可以作为测量电缆12，在一个测量过程中的供电电缆11，在其他测量过程中也可以作为测量电缆12使用，对于电缆的材质，大小及长度等本技术在此均不做特别的限定。
35.可以理解的是，对于供电电极和测量电极的选择是不固定的，一个电极可以作为供电电极，也可以作为测量电极，在一个测量过程中的供电电极，在其他测量过程中也可以作为测量电极使用，在实际应用中，测量电极可以是多对不同的电极，也可以是一对电极，当测量电极为多对电极时，可以直接根据不同对的测量电极的测量结果获取第二供电电极b的电性特性，当测量电极为一对电极时，在得出一个测量结果后，通过平移该对测量电极或平移对应的测量电缆12，完成对第二供电电极b的不同深度的电势的测量，也可以获取第二供电电极b的电性特性。具体地，对于电极的材质，大小及形状等本技术在此均不做特别地限定。
36.可以理解的是，当供电电极为多组时，对多个第二供电电极b的电性特性进行测量，可以获取对应底部的立体的地质情况，本技术将供电电缆11和测量电缆12分离，可以实现对任意形状的底部的地质情况进行检测，测量过程更加灵活，也可以获取更多数据以满足测量的精度要求，具体应用中电极和电缆的排布形状和排布面积大小等本技术在此不做特别的限定，可以根据需要检测的地质区域灵活更改。
37.本发明提供了一种高密度测深装置，包括电极和电缆，电极包括至少一组的供电电极及其对应的测量电极，设置第一供电电极a1，第二供电电极b和第三供电电极a2作为一组的供电电极，第一供电电极a1，第二供电电极b和第三供电电极a2之间形成了电流聚焦效应，电流聚焦效应可以增强供电电极产生的电场，提高电流密度，使整个装置受外界环境影响小，提高了信噪比和抗干扰能力，保证了测量结果的准确性和可靠性。电缆包括了供电电缆11和测量电缆12，将供电电缆11和测量电缆12区分开，增强了测量的灵活性，更容易满足建设过程中高精度测量的需求。
38.在上述实施例的基础上，
39.作为一种优选地实施例，包括：供电电极为多组，且每组供电电极中的第二供电电极b呈矩形阵列排布。
40.考虑到实际应用中不仅仅需要对一个点的电性特性进行分析，可以设置多组供电电极，将每组供电电极中的第二供电电极b呈矩形阵列排布，可以获取每个第二供电电极b下方的电性特性，从而获取地下一个立方体的地质情况。对于多组供电电极中第二供电电
极b的电性特性的测量过程是上述实施例中对单个第二供电电极b的测量过程的重复工作。
41.具体地，每组供电电极中的第二供电电极b呈矩形阵列排布需要设置多根供电电缆11和测量电缆12，具体的排布形状和排布面积大小等本技术在此不做特别的限定，可以根据需要检测的地质区域灵活更改。
42.以测量区域为长方形为例，请参照图2，图2为本发明提供的另一种高密度测深装置的结构示意图；多根供电电缆11按相同的间距平行布置，多根测量电缆12按相同的间距平行布置且每根测量电缆12和每根供电电缆11之间都存在交点，这些交点均可以作为第二供电电极b，当如图所示选择其中一个交点为第二供电电极b时，对应的供电电缆11与该点两侧的测量电缆12的交点可以作为第一供电电极a1和第三供电电极a2，对应的测量电缆12与其他供电电缆11的交点可以作为测量电极。可以理解的是，当选中某一交点作为第二供电电极b时，其对应的供电电缆11上的电极均可作为第一供电电极a1和第三供电电极a2，只需这两个电极关于该交点基本对称即可，其对应的测量电缆12上的电极均可作为测量电极，对于测量电极，第一供电电极a1和第三供电电极a2的具体选择本技术在此不做特别的限定。
43.在实际应用中，可以将多根电缆同时铺设好后进行对多组供电电极的测量，实现对地质情况的大范围多角度的精密扫描，减少人工浪费，提高工作效率。多组供电电极越密集，最终的测量结果越准确，对于供电电极的密集程度以及设置组数等本技术在此不做特别的限定。
44.当供电电极为多组时，可以将每组供电电极中的第二供电电极b呈矩形阵列排布，实现对一个矩形的下方的地质情况的检测，多组供电电极可以实现对一个立体区域的地质情况的检测，对于地质情况的探测结果更全面，使整个装置的探测范围更大，适用环境更广，提高了整个装置的测量精度。
45.作为一种优选地实施例，包括：供电电极为多组，且每组供电电极中的第二供电电极b呈圆形阵列排布。
46.考虑到实际应用中不仅仅需要对一个点的电性特性进行分析，可以设置多组供电电极，将每组供电电极中的第二供电电极b呈圆形阵列排布，可以获取每个第二供电电极b下方的电性特性，从而获取地下一个圆柱体的地质情况。对于多组供电电极中第二供电电极b的电性特性的测量过程是上述实施例中对单个第二供电电极b的测量过程的重复工作。
47.具体地，每组供电电极中的第二供电电极b呈圆形阵列排布需要设置多根电缆，具体的排布形状和排布面积大小等本技术在此不做特别的限定，可以根据需要检测的地质区域灵活更改。
48.以测量区域为正圆形为例，请参照图3，图3为本发明提供的另一种高密度测深装置的结构示意图，图中标注的测深点均可作为第二供电电极b，图中标注的测深曲线代表当每个测深点都作为第二供电电极b测量后，获取到的所有测深曲线，可以表征该圆柱体的地质情况；多根电缆从同一端点呈放射性布置，相邻的两根电缆之间的夹角均相同，以端点为中心画多个同心圆，这些同心圆与电缆的交点均可以作为第二供电电极b，当如图所示确定三根相邻的电缆，将两侧的电缆的同一位置的电极作为第一供电电极a1和第三供电电极a2，第一供电电极a1和第三供电电极a2之间的扇形弧长与中间的电缆相交的位置为第二供电电极b，中间的电缆上的电极均可作为测量电极。此时两侧的电缆称为供电电缆11，中间
的电缆称为测量电缆12，对于测量电极，第一供电电极a1和第三供电电极a2的具体选择本技术在此不做特别的限定。
49.在实际应用中，可以将多根电缆同时铺设好后进行对多组供电电极的测量，实现对地质情况的大范围多角度的精密扫描，减少人工浪费，提高工作效率。多组供电电极越密集，最终的测量结果越准确，对于供电电极的密集程度以及设置组数等本技术在此不做特别的限定。
50.当供电电极为多组时，可以将每组供电电极中的第二供电电极b呈圆形阵列排布，实现对一个圆形的下方的地质情况的检测，多组供电电极可以实现对一个立体区域的地质情况的检测，对于地质情况的探测结果更全面，使整个装置的探测范围更大，适用环境更广，提高了整个装置的测量精度。
51.作为一种优选地实施例，测量电极为不极化电极。
52.考虑到当电极采用的材质为有极性的材质时，在通电测量的过程中，电极会出现充放电的现象，导致供电电极产生的电场受到干扰从而影响检测结果的不准确，可以采用不极化电极作为测量电极，当测量电极为不极化电极时，用于表征第二供电电极b下方不同深度的电场分布情况的测量值可以为对应的测量视极化率ms、半衰时th、衰减度d、综合激电参数zp和偏离度r等参数，进一步实现多参数的测量。
53.可以理解的是，供电电极也可以采用不极化电极，进一步确保测量结果的准确性，具体哪些电极以及多少数量电极采用不极化电极本技术在此不做特别的限定。
54.测量电极采用不极化电极，减少由于电极本身材质影响对测量结果造成的误差，使测量结果更准确，保证了测量结果的可靠性，提高了测量数据的信噪比，提升了测深过程的精确度，提高了整个装置的测量精度和抗干扰能力，同时不极化电极还包括多种参数，可以通过这些参数进一步表征第二供电电极b下方不同深度的电场分布情况，提高测量结果的准确性。
55.作为一种优选地实施例，测量电缆12和供电电缆11搭接。
56.考虑到测量电缆12和供电电缆11存在相交的情况，当测量电缆12和供电电缆11相交时，将测量电缆12和供电电缆11搭接起来，可以保证测量电缆12和供电电缆11的交点与第二供电电极b尽可能的重合，进一步确保测量结果的准确性。同时搭接的方式可以避免电缆由于外界因素影响造成的位置偏移等情况。
57.将测量电缆12和供电电缆11搭接，可以使测量电缆12和供电电缆11的交点与第二供电电极b大致重合，使测量结果更准确，保证了测量结果的可靠性，提升了测深过程的精确度，提高了整个装置的测量精度和抗干扰能力。
58.作为一种优选地实施例，第一供电电极a1和第三供电电极a2关于第二供电电极b对称。
59.可以理解的是，当第一供电电极a1和第三供电电极a2关于第二供电电极b对称时，三者在同一条线上，且第一供电电极a1和第三供电电极a2的电压大小，和第二供电电极b之间的距离，电势方向等均关于第二供电电极b对称，此时一组供电电极形成的电流聚焦效应的效果更好，使第二供电电极b可以充分利用第一供电电极a1和第三供电电极a2形成的电场，提高了测量数据的信噪比，进一步保证了测量结果的准确性。
60.当第一供电电极a1和第三供电电极a2关于第二供电电极b对称时，形成的电流聚
焦效应的效果更好，使测量结果更准确，提高了测量数据的信噪比，保证了测量结果的可靠性，提升了测深过程的精确度，提高了整个装置的测量精度和抗干扰能力。
61.作为一种优选地实施例，第一供电电极a1和第三供电电极a2的供电电压相等。
62.具体地，当第一供电电极a1和第三供电电极a2的供电电压完全相等时，第一供电电极a1和第三供电电极a2形成的电场强度等均相同，此时一组供电电极形成的电流聚焦效应的效果更好，使第二供电电极b可以充分利用第一供电电极a1和第三供电电极a2形成的电场，提高了测量数据的信噪比，进一步保证了测量结果的准确性。可以理解的是，当第一供电电极a1和第三供电电极a2关于第二供电电极b对称且第一供电电极a1和第三供电电极a2的供电电压完全相等时，一组供电电极形成的电流聚焦效应的效果最好。
63.当第一供电电极a1和第三供电电极a2的供电电压相等时，形成的电流聚焦效应的效果更好，使测量结果更准确，提高了测量数据的信噪比，保证了测量结果的可靠性，提升了测深过程的精确度，提高了整个装置的测量精度和抗干扰能力。
64.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
65.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。