本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集，尤其涉及一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置、系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、地球物理學有多種勘探技術(shù)手段，其中包含電法勘探，電法勘探的方法，按觀測空間可分為航空電法、地面電法、地下電法；按電磁場的時間特性可分為直流電法、交流電法(頻率域電法)。在水文地球物理領(lǐng)域，因電性參數(shù)與水文地質(zhì)參數(shù)關(guān)系密切，所以電法常用于地下水污染探測、水文地質(zhì)參數(shù)識別、水文過程監(jiān)測等研究工作當中。常用的電法勘探方法有電阻率法、充電法、激發(fā)極化法和自然電場法等。

3、電法勘探技術(shù)中，由于野外大尺度實驗不易研究，為摸清場地電性規(guī)律，一般需要進行小尺度實驗室實驗，但現(xiàn)有技術(shù)條件下，室內(nèi)小尺度實驗需要將自制的線一端與電極相連，一端與測量設(shè)備所使用的航空插頭相連，存在接線麻煩，數(shù)據(jù)采集困難等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中存在的至少一項技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置、系統(tǒng)及其使用方法，其不僅能夠進行小尺度實驗室的實驗，而且便于在室內(nèi)快速地進行模擬和設(shè)備校準，同時該裝置支持串聯(lián)拓展使用。因此該裝置具有節(jié)約時間成本、節(jié)省人力資源的優(yōu)點。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，包括裝置本體，所述裝置本體內(nèi)設(shè)置校準黑箱、第一多針插座、第二多針插座和第三多針插座；

4、所述校準黑箱內(nèi)封裝有等效地層模擬模塊，所述等效地層模擬模塊裝有設(shè)定電阻率的導電液體，黑箱箱體裝有兩組導電電極，電極均插入導電液體；

5、其中，第一組導電電極連接至第一多針插座和第三多針插座，第二組導電連接至第二多針插座；

6、將首個和最后一個導電電極作為供電電極，中間導電電極作為測量電極，通過導電液體模擬待測地層，通過中間導電電極距離的改變反復(fù)試驗，模擬得到待測地層的初步電性信息。

7、進一步地，所述裝置本體上設(shè)置面板，所述面板上設(shè)置多個電極接線柱航空插頭、航空插頭存放區(qū)，所述多個電極接線柱一端通過導線和待采集信息的電極片相連，另一端通過導線連接至航空插頭，再由航空插頭連接至數(shù)據(jù)采集儀器。

8、進一步地，所述校準黑箱的尺寸根據(jù)組合電極的個數(shù)和比例系數(shù)確定，計算公式為：

9、

10、式中，x、y、z分別為校準黑箱的長、寬、高尺寸，單位為cm；n為箱體頂部電極的個數(shù)；k為比例系數(shù)。

11、進一步地，所述面板的尺寸根據(jù)電極接線柱的間距、電極接線柱的位置以及航空插頭存放區(qū)的尺寸設(shè)置。

12、進一步地，所述面板的尺寸的計算公式為：

13、

14、式中，l1、l2、l3分別為裝置面板的長、寬和高的尺寸；d為電極接線柱直徑；l為電極接線柱間距；t1為電極接線柱區(qū)域右邊緣和下邊緣距裝置面板右邊緣和下邊緣的距離，其同樣也為電極接線柱左邊緣距航空插頭存放區(qū)右邊緣的距離；t2為上邊緣電極接線柱距裝置面板上邊緣的距離；t3為航空插頭存放區(qū)的寬度。

15、本發(fā)明第二方面提供了一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗系統(tǒng)，包含第一方面所述的多個電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，多個第二多針插座和第三多針插座依次串聯(lián)，第一多針插座與測試儀器相連，設(shè)電極為ei，每個陣列試驗裝置有n個電極，將m個裝置組合通過多針插座進行串聯(lián)后，電極共有nm個，分別為e1至enm，基于e1至enm個電極進行電法測量。

16、進一步地，將首個和最后一個導電電極作為供電電極，中間導電電極作為測量電極，通過導電液體模擬待測地層，通過中間導電電極距離的改變反復(fù)試驗，得到待測地層的初步電性信息。

17、本發(fā)明提供了第三方面提供一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置使用方法，采用第一方面所述的一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，所述使用方法包括如下步驟：

18、步驟1：將首個和最后一個電極作為供電電極，中間電極作為測量電極；

19、步驟2：通過調(diào)整中間電極的距離反復(fù)試驗，得到待測物體的剖面初步電性信息；

20、步驟3：基于初步電信信息，判斷異常體在陣列中的初始位置；

21、步驟4：根據(jù)異常體在陣列中的初始位置，而后調(diào)整供電電極的位置以進一步貼近異常體位置，調(diào)整后，重復(fù)步驟2，得到異常體在陣列中的精確位置。

22、進一步地，步驟2中，所述通過調(diào)整中間電極的距離反復(fù)試驗，得到待測物體的剖面初步電性信息，包括：

23、設(shè)定測量電極之間的測試間隔閾值；

24、不斷增大測量電極之間的測試間隔，直至間隔增大至測試間隔閾值；

25、每次增大后按照調(diào)整后的排序組合進行測量，得到待測物體的剖面初步電性信息。

26、進一步地，步驟4中，根據(jù)異常體在陣列中的大致位置，而后調(diào)整供電電極在陣列中的位置以進一步貼近異常體位置，包括：

27、將異常體在陣列中的初始位置與比較；

28、若初始位置大于則供電電極：

29、p＝e1+a，q＝enm；

30、若初始位置結(jié)果小于則供電電極：

31、p＝e1，q＝enm-a；

32、其中，a為供電電極移動的步長；設(shè)ei為電極，i為電極的序號，n為電極的個數(shù)，m為陣列試驗裝置的數(shù)量。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

34、1、本發(fā)明設(shè)計了一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，能夠?qū)⑿〕叨葘嶒炇沂褂?、模擬和設(shè)備校準功能集成于同一裝置，不僅方便了小尺度實驗室使用，并且能夠在室內(nèi)于同一裝置上快速地進行模擬和設(shè)備校準。不僅節(jié)約了時間成本，并且該裝置體積小，解決了小尺度實驗室使用接線麻煩、缺少中轉(zhuǎn)的問題，大大提高了實驗進行的效率。

35、2、可通過多針插頭對兩個電法數(shù)據(jù)采集與陣列測試系統(tǒng)進行串聯(lián)，從而達到串聯(lián)拓展的功能，此項功能在實際操作中節(jié)約了串聯(lián)接線的人力、時間成本的同時也提升了工作效率。

36、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，其特征在于，包括裝置本體，所述裝置本體內(nèi)設(shè)置校準黑箱、第一多針插座、第二多針插座和第三多針插座；

2.如權(quán)利要求1所述的一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，其特征在于，所述裝置本體上設(shè)置面板，所述面板上設(shè)置多個電極接線柱、航空插頭、航空插頭存放區(qū)，所述多個電極接線柱一端通過導線和待采集信息的電極片相連，另一端通過導線連接至航空插頭，再由航空插頭連接至數(shù)據(jù)采集儀器。

3.如權(quán)利要求1所述的一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，其特征在于，所述校準黑箱的尺寸根據(jù)組合電極的個數(shù)和比例系數(shù)確定，計算公式為：

4.如權(quán)利要求2所述的一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，其特征在于，

5.如權(quán)利要求2所述的一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，其特征在于，

6.一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗系統(tǒng)，其特征在于，包含多個如權(quán)利要求1-5任一項所述的電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置，多個第二多針插座和第三多針插座依次串聯(lián)，第一多針插座與測試儀器相連，設(shè)電極為ei，每個陣列試驗裝置有n個電極，將m個裝置組合通過多針插座進行串聯(lián)后，電極共有nm個，分別為e1至enm，基于e1至enm個電極進行電法測量。

7.如權(quán)利要求6所述的一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗系統(tǒng)，將首個和最后一個導電電極作為供電電極，中間導電電極作為測量電極，通過導電液體模擬待測地層，通過中間導電電極距離的改變反復(fù)試驗，得到待測地層的初步電性信息。

8.一種如權(quán)利要求1-5任一項所述的一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括如下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置使用方法，其特征在于，步驟2中，所述通過調(diào)整中間電極的距離反復(fù)試驗，得到待測物體的剖面初步電性信息，包括：

10.如權(quán)利要求8所述的一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置使用方法，其特征在于，步驟4中，根據(jù)異常體在陣列中的大致位置，而后調(diào)整供電電極在陣列中的位置以進一步貼近異常體位置，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于地球物理技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種電法數(shù)據(jù)采集陣列試驗裝置、系統(tǒng)及其使用方法，包括裝置本體，所述裝置本體內(nèi)設(shè)置校準黑箱、第一多針插座、第二多針插座、第三多針插座、電極接線柱和航空插頭；所述校準黑箱封裝有等效地層模擬模塊，所述等效地層模擬模塊裝有設(shè)定電阻率的導電液體，黑箱內(nèi)裝有兩組導電電極，電極均插入導電液體；所述兩組電極中的第一組電極連接至第一多針插座和第三多針插座，第二組電極連接至第二多針插座；所述電極接線柱一端可與待采集信息的電極片相連，另一端與航空插頭相連，所述的航空插頭可直接連接至數(shù)據(jù)采集儀器。該電法數(shù)據(jù)采集與陣列測試系統(tǒng)的使用能夠很好地節(jié)約時間與物力成本，提高實驗進行的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：楊凱,毛德強,晁琛,李婧,孟健,馬新民
受保護的技術(shù)使用者：山東大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30