高密度電法儀器中的磁電極及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種地球物理勘探設(shè)備和測量方法，尤其是用于高密度電法勘探中的磁電極及測量方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]高密度電法勘探是電法勘探的一種進步，提高了工作效率，增加了對地下巖礦體探測的信息量，但它是基于電法勘探基本原理的。其基本原理是發(fā)射電路通過電極向地下發(fā)射電流Iab，其電流在地下半空間的地下巖礦體中流動，地下巖礦體中流動電流將在地面形成電位差VMN，電法或高密度電法接收機測量IjP V MN，通過計算Vmn和I磯的比值，得到視電阻率，從而推導(dǎo)出地下巖礦體結(jié)構(gòu)。
[0003]高密度電法勘探在地球物理勘探中以其獨特的優(yōu)點獲得廣泛應(yīng)用。高密度電法儀器中實際使用的電極數(shù)量大，一般是幾十到幾百個。高密度電法儀器中的電極常常單獨使用金屬電極或?qū)⒔饘匐姌O和不極化電極混合使用。
[0004]高密度電法勘探時需要將金屬電極打入地下或?qū)⒉粯O化電極挖坑埋入地下，通過引線連接到主機?，F(xiàn)有的電極方式在某些高密度電法勘探實踐中存在較難或不能打入電極的情況，如在馬路上、巖石露頭區(qū)域。與高密度電法相關(guān)技術(shù)的瞬變電磁方法，其勘探結(jié)果也是計算電阻率，瞬變電磁方法是利用線圈向地下發(fā)射電磁場的方法，再由地面接收線圈接收地下巖礦體產(chǎn)生的二次電磁場信號，從而反演地下巖礦體的視電阻率，瞬變電磁方法需要在地面敷設(shè)較大的發(fā)射線圈(幾十乃至幾千平方米)，工作量大，地面接收線圈單一，獲取的數(shù)據(jù)較少，工作效率較低。
[0005]2008年5月吉林大學(xué)碩士論文“基于磁敏電阻的磁力計設(shè)計”提出了基于各向異性磁敏電阻的磁力計設(shè)計方案，能夠?qū)Υ艌鲞M行三維測量，具有組成簡單、體積小巧、等特點。但是，該設(shè)計方案只是測量三分量磁場，而對具體的實際應(yīng)用很少考慮，也未見三分量磁場在高密度電法應(yīng)用的文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明的目的就現(xiàn)在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適于高密度電法探測的磁電極技術(shù)，旨在解決當(dāng)金屬電極無法釘入地下時，通過磁電極測量磁場彌補金屬電極缺位導(dǎo)致測量不連續(xù)的問題
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]高密度電法儀中磁電極，包括高密度電法儀通過高密度大線連接通訊電路、三分量磁傳感器、微處理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是由X方向磁傳感器、Y方向磁傳感器和Z方向磁傳感器分別經(jīng)調(diào)理電路a、調(diào)理電路b和調(diào)理電路c經(jīng)三路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器和通訊電路連接構(gòu)成；
[0009]所述的三分量磁傳感器是由三個單一磁通門傳感器或由三個方向的磁阻器件組成，所構(gòu)成的三分量磁傳感器的三個方向互相正交，三個方向互相正交的磁傳感器構(gòu)成高密度電法磁電極，用于高密度電法測量地下空間電流流動在各磁電極處產(chǎn)生的磁場信號。
[0010]將各磁電極處測得的磁場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各點的電位，將相鄰點電位相減，得到高密度電法對應(yīng)的電位差，達到通過測磁實現(xiàn)電位差測量的目的。
[0011]所述的微處理器包括單片機、DSP、FPGA、計算機CPU中的任一種。
[0012]所述的通訊電路為串行通訊電路，包括RS232、RS485、USB或網(wǎng)絡(luò)通訊電路中的任一種。
[0013]所述的三路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，在工作時模數(shù)轉(zhuǎn)換的起始和轉(zhuǎn)換結(jié)束時間同步。
[0014]高密度電法儀中磁電極的測量方法，包括以下步驟:
[0015]a、在測區(qū)剖面線上鋪設(shè)高密度大線；
[0016]b、按高密度電法工作規(guī)范要求，在電極AB之間布設(shè)磁電極2、磁電極3……磁電極η-1 ；
[0017]C、高密度大線分別經(jīng)各自的電極控制器連接電極A、B和磁電極2?磁電極η-1 ；既高密度大線經(jīng)電極控制器I連接電極A、經(jīng)電極控制器2連接磁電極2、經(jīng)電極控制器3連接磁電極3......經(jīng)電極控制器η-1連接磁電極η-1和經(jīng)電極控制器η連接電極B ；
[0018]d、電極A、B供電，磁電極2至磁電極η-1測量磁電極所在位置的磁場信號；
[0019]e、由電極控制器中的微處理器接收，數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)字化處理，并轉(zhuǎn)換為磁電極2至磁電極η-1對應(yīng)點的電位信號；
[0020]f、再通過高密度大線將轉(zhuǎn)換后的電位信號傳送給高密度電法儀。
[0021]有益效果:本發(fā)明提出一種結(jié)合高密度電法儀的高密度電法儀器中的磁電極，既克服了現(xiàn)有高密度電法金屬電極或不極化電極使用中的不足，又克服了瞬變電磁方法需要在地面敷設(shè)較大的發(fā)射線圈，工作量大，地面接收線圈單一，獲取的數(shù)據(jù)較少，工作效率低的不足。與現(xiàn)有的高密度電法儀電極相比，采用了磁電極技術(shù)，將高密度電法中測量電位差的方法變換為測量地下空間電流流動產(chǎn)生的磁場信號的方法，進而推導(dǎo)出地下空間電流流動在地面產(chǎn)生的電位差。本發(fā)明可以使用由三個分量得到的總磁場大小，推導(dǎo)出與地下空間電流流動在各磁電極處產(chǎn)生的磁場信號對應(yīng)的電位，也可利用磁三分量各個分量的大小變化來測量地下巖礦體的走向趨勢。本發(fā)明解決了高密度電法金屬電極或不極化電極使用中較難或不能打入電極的問題與不足，增加了高密度電法儀的使用范圍和實用性，提高了工作效率
【附圖說明】
[0022]圖1為高密度電法儀中磁傳感器磁電極結(jié)構(gòu)框圖
[0023]圖2為高密度電法儀中磁阻傳感器磁電極結(jié)構(gòu)框圖
[0024]圖3為高密度電法儀中磁通門傳感器磁電極結(jié)構(gòu)框圖
[0025]圖4為高密度電法磁電極與高密度電法儀工作連接示意圖
[0026]圖5為高密度電法磁電極工作原理示意圖
[0027]圖6為基于磁通門的磁電極電路圖
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0029]高密度電法儀中磁電極，包括高密度電法儀通過高密度大線連接通訊電路、三分量磁傳感器、微處理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是由X方向磁傳感器、Y方向磁傳感器和Z方向磁傳感器分別經(jīng)調(diào)理電路a、調(diào)理電路b和調(diào)理電路c經(jīng)三路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器和通訊電路連接構(gòu)成；
[0030]所述的三分量磁傳感器是由三個單一磁通門傳感器或由三個方向的磁阻器件組成，所構(gòu)成的三分量磁傳感器的三個方向互相正交，三個方向互相正交的磁傳感器構(gòu)成高密度電法磁電極，用于高密度電法測量地下空間電流流動在各磁電極處產(chǎn)生的磁場信號。
[0031]將各磁電極處測得的磁場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各點的電位，將相鄰點電位相減，得到高密度電法對應(yīng)的電位差，達到通過測磁實現(xiàn)電位差測量的目的。
[0032]所述的微處理器包括單片機、DSP、FPGA、計算機CPU中的任一種。
[0033]所述的通訊電路為串行通訊電路，包括RS232、RS485、USB或網(wǎng)絡(luò)通訊電路中的任一種。
[0034]所述的三路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，在工作時模數(shù)轉(zhuǎn)換的起始和轉(zhuǎn)換結(jié)束時間同步。
[0035]高密度電法儀中磁電極的測量方法，包括以下步驟:
[0036]a、在測區(qū)剖面線上鋪設(shè)高密度大線；
[0037]b、按高密度電法工作規(guī)范要求，在電極AB之間布設(shè)磁電極2、磁電極3......磁電極
η-1 ；
[0038]C、高密度大線分別經(jīng)各自的電極控制器連接電極A、B和磁電極2?磁電極η-1 ；既高密度大線經(jīng)電極控制器I連接電極A、經(jīng)電極控制器2連接磁電極2、經(jīng)電極控制器3連接磁電極3......經(jīng)電極控制器η-1連接磁電極η-1和經(jīng)電極控制器η連接電極B ；
[0039]d、電極A、B供電，磁電極2?磁電極η-1測量磁電極所在位置的磁場信號；
[0040]e、由電極控制器中的微處理器接收，數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)字化處理，并轉(zhuǎn)換為磁電極2至磁電極η-1對應(yīng)點的電位信號；
[0041 ] f、再通過高密度大線將轉(zhuǎn)換后的電位信號傳送給高密度電法儀。
[0042]三分量磁傳感器是由X方向磁傳感器、Y方向磁傳感器和Z方向磁傳感器分別經(jīng)調(diào)理電路a、調(diào)理電路b和調(diào)理電路c經(jīng)三路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器和通訊電路連接構(gòu)成；
[0043]三分量磁阻傳感器是由X方向磁阻傳感器、Y方向磁阻傳感器和Z方向磁阻傳感器分別經(jīng)三路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器和通訊電路連接構(gòu)成；
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