基于新型电极的深井电场测量装置研究

发布时间：2020-12-18 06:05

　　深井观测是与地面(海面)观测、空中遥测遥感以及海底观测同等重要的科学观测方式,是解决深部资源勘探、地质灾害预防等问题的重要手段。深井观测不仅可以避免地表各种电磁干扰,还可以测量地球电场的垂直分量,更有利于观测深部弱信号,提高信噪比。深井长周期电场测量,对监测地球深部电性变化具有重要意义。但深井中的高温、高压、酸性腐蚀及水汽等恶劣环境,导致常规仪器设备无法正常工作。为此,结合深井测量的现实需求和难点问题,研究设计了基于新型电极的深井电场测量装置。包括深井电极和信号采集系统两部分的研究设计。主要完成了以下内容:(1)查阅整理了国内外深井测量和自然电场法测量的相关研究和技术发展现状;(2)研究分析了深井高温高压及酸性腐蚀环境对极化电位的影响情况,并通过实验得出常规电极不适合深井测量;(3)通过大量研究挑选出了适合深井环境的电极制作材料,按照两套方案同步进行研究制作了适于深井电场测量的固体不极化电极,并设计了电极安装深井的方法和装置;(4)根据深井环境特点和电场测量要求,设计了信号采集系统的整体方案,按照耐温等级和指标需求对电路核心器件进行了选型,按照耐高温、高灵敏、低噪声、低功耗等基本要求对... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

氧化还原电场的示意图

第2章自然电场法测量原理—8—图2.2过滤电场的示意图（左为下降泉电场，右为生生泉电场）接触-扩散电场：即大地内部的各种离子在岩石与周围介质的界面附近的扩散以及岩石的多孔结构对离子吸附作用下形成的电常不同种类的岩石在应力作用下相互接触以及矿化溶液在岩石体由浅入深的扩散过程中便行了自然电常按双电层的形成机制可分为不同岩石的相互接触和电子导体（矿体）与离子导体的接触两种情况。如图2.3所示。U+0-距离+++++-----地面电位曲线矿体围岩中的电流方向图2.3接触-扩散电场的示意图在实际测量过程中，一般以前两种类型的自然电场影响较大，接触-扩散电场通常很弱，难以应用，也不会产生严重干扰。电场法从发现至今，也随着其他各种相近学科发展不断发展进步。时至今日，已经成熟广泛运用于资源勘探、地震观测、地下岩石构成等许多领域。

第2章自然电场法测量原理—9—2.2自然电场测量及计算方法自然电场法测量所需器材设备较少，操作方法较为简单。一对不极化电极与测量仪器通过导线相连便组成了测量回路。为确保观测数据准确可靠，测量仪器要有较高的输入阻抗。为减小极差对微弱目标电压信号的干扰，测量电极要用极差孝稳定性好的不极化电极。根据测量任务的不同和测量环境的差异，通常将自然电场法分为电位测量法、梯度测量法以及环形测量法三种测量方式[12]。电位法测量的是以某点为基点（零电位点）与其他各个测点之间的电位差。如图2.4所示。将N电极置于正常场的位置不动，该点要远离异常体，M极沿测线逐点测量两点简单电位差ΔVMN值。图2.4自然电场观测示意图测量时要将N极置于远离观测目标的正常电场中，假设该点电位值为零。那么测量得到的电位值就是该测量点的电位值。电位测量的效果图包括：等电位线平面图、电位剖面图以及电位剖面平面图。在测量区域面积较大的情况下，N极可以在测区内部选择若干个位置作为分基点。但对这些基点电位一定要能够联测到总基点上，并将对相应测点测得的电位数据进行调整，以实现所有测点的电位值都能按照总基点进行计算。梯度法不用设定基点（零电位点）而要测量两个相邻测点之间电位差。当测区游离电流对测量影响干扰较大时，则采用电位梯度测量，该方法可以抵消游离电流所产生的影响。原理是将M极和N极保持固定距离，且置于同一剖面上，不断移动测量。并以MN距离的中点为记录点测量ΔVMN值。在整理数据时，要以MN距离归一数据，整理成ΔVMN/MN形式，数据单位是mV/m。该测量方法对水平方向的电场变化反应更加灵敏。环形测量一般用于勘查地下水流向，测量时，在测量点P布设半径约为地下水埋


本文编号：2923498