激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法及仪器技术

本发明专利技术公开了一种激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法及仪器，测量方法为：用时间域的方法同步记录供电电极发送的不同频率的方波在测量电极间形成的电位差及实时显示该电位差曲线，通过计算求出基波的实部与虚部，进而求出激发极化的绝对相位，并实现一次供电时频激电多参数同时测量。测量仪器包括同步控制的发送机、接收机，发送机、接收机中设有PC104工控机、LCD显示屏、存储盘。发送机、接收机采用线同步或石英钟晶体同步或卫星定位同步。本发明专利技术实现激电绝对相位及时频激电多参数的同时测量。

【技术实现步骤摘要】
激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法及仪器
本专利技术涉及一种地质勘查物探参数的测量方法及仪器，尤其涉及一种激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法及测量仪器。
技术介绍
迄今为止，国内的地质勘探机构使用的测量仪器多使用时间域激电仪器。而频率域仅能分别测量两个频率的电位差通过计算得到视频散率的仪器，后来出现的三频激电仪，是测量相对相位的。目前，国内没有测量绝对相位的仪器，更没有时频激电多参数同时测量的仪器。国外具有代表性的仪器大多为多功能电法仪。就其激电功能而言，测量频率域和时间域激电参数是作为两种方法分开独立进行的，不能时频激电多参数同时测量。
技术实现思路
针对现有的测量仪器不能同时测量绝对相位，不能时频激电多参数同时测量的技术不足，本专利技术的目的在于提供一种激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法及仪器。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法，其特征在于：测量方法为：1、在保证供电与测量同步的条件下，由发送机通过供电电极向地下供出至少一个频率的连续矩形波；2、接收机通过测量电极用时间域的方法记录并显示给定频率下的电位差及其曲线；3、将步骤2中得到的电位差及曲线，通过富里哀分析法求取基波的实部和虚部，进而计算出视电阻率、视绝对相位；4、在测量视电阻率和视绝对相位的同时，根据在线性范围内激发极化效应的充电过程和放电过程是等效的原理，利用一次供电测得的频率≤0.25Hz的给定频率的电位差曲线，计算出时间域激电参数视极化率、视充电率、衰减曲线。所述一次或两次供电，测得至少两个频率的电位差幅值，求得视幅散率，测得两个频率的视相位，求得视相散率。所述将步骤2中得到的电位差及曲线，采用同步多周期叠加法提高信噪比，压制干扰信号。所述采用叠加观测时间为被测信号周期的整倍数，来消除工频信号，其中叠加观测时间≥0.5秒。所述取不同时刻的视充电率或视极化率描绘出衰减曲线。一种激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的仪器，包括同步控制的发送机、接收机，发送机电路中设有VMOS逆变桥模块、同步方式控制模块、电流取样模块、电流采样模块、供电电极、功率高压电源、仪用电池，电流取样模块连入VMOS逆变桥模块，接收机电路中设有时序控制模块、仪用电池、增益控制模块、前置放大模块、同步方式控制模块、24位模数转换模块、测量电极，时序控制模块、同步方式控制模块分别连入24位模数转换模块，时序控制模块连入增益控制模块，增益控制模块连入前置放大模块，其特征在于：在发送机电路中设一工控机及键盘、屏幕，及电流控制模块、波形合成模块，电流控制模块、电流采样模块、波形合成模块、同步方式控制模块分别与工控机相连，电流采样模块连入电流控制模块，同步方式控制模块连入波形合成模块；设一光电隔离模块，包含两个驱动模块、一个V/F模块，光电隔离模块连入电流采样模块，电流控制模块、波形合成模块分别连入光电隔离模块；设有PWM(脉冲调宽式)稳流电路，一光电隔离模块的驱动模块连入PWM稳流电路，PWM稳流电路与电流取样模块相连，电流取样模块连入V/F模块，另一光电隔离模块的驱动模块连入VMOS逆变桥模块；在接收机电路中设有一工控机，工控机分别与时序控制模块、同步方式控制模块、24位模数转换模块相连。所述工控机为PC104工控机，设有LCD显示屏、存储盘。所述发送机与接收机的连接方式为线同步或石英钟晶体同步或卫星定位同步。所述在PWM稳流电路中，基准信号模块、电流设定模块、比较器、驱动器顺序连接并连入VMOS功率管，VMOS功率管输出端经滤波器、放大器连入比较器输入端，VMOS功率管输出端经一电阻连接地面；发射波形输入线经光电隔离模块、驱动器连入逆变桥模块。本专利技术的有益效果为：只要观测到一个适当频率的视相位角，就可描绘大地的极化效应；可通过计算电位差求得绝对相位，避开了难度较大的直接测量相位的问题，大大降低了研制仪器的难度；只需一次测量、一个频率，即可得到频率域的视电阻率和视绝对相位，时间域的视极化率、视充电率和衰减曲线。不仅有利于理论研究和正反演计算，也使野外工作效率大大提高，并能根据任务目标和测量结果灵活选择参数，从而取得最佳地质效果；绝对相位的计算过程及“同步多周期叠加法”具有较强的压制干扰的能力，有利于提高测量精度；不同岩矿石，其相频特性曲线的极大值对应着不同的“峰值频率”，同时，具有不同的视幅散率，可以为区分异常性质提供新的参数；由于测量的是视复电阻率幅值和相位，当频率较多时，还可进行复电阻率法(CR)和谱激电法(SIP)测量，而目前常用的测量频散率和相对相位的方法是不能做到这一点的；时域激电参数的测量时间大大提前，激电特性将更加突出，有利于衰减特性的研究，预期在以研究衰减特性为基础的找水等工作中会有更好的效果。附图说明图1为本专利技术的发送机通过供电电极AB向地下供出的定频率的连续矩形波的波形图。图2为本专利技术的接收机通过测量电极MN用时间域的方法记录并显示给定频率下的电位差波形图。图3为本专利技术的噪声信号与被测信号相位相同时的传输特性。图4为本专利技术的噪声信号与被测信号间存在相位差时传输特性最大值的绝对值的估计示意图。图5为本专利技术的发送机发送波形图。图6为本专利技术的脉冲调宽式稳流(PWM)电路原理图。图7为本专利技术的发送机工作原理框图。图8为本专利技术的接收机工作原理框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的描述。本专利技术不局限于下述最佳实施方式，任何人在本专利技术的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均在本专利技术的保护范围内。如图1～图5所示，本专利技术的测量方法为：1、激电绝对相位测量。(1)、激电绝对相位测量技术方案是指在保证供电与测量同步的条件下，由发送机通过供电电极A、B向地下供出一定频率的连续矩形波，波形如图1。(2)、接收机通过测量电极M、N用时间域的方法记录并显示给定频率下的电位差，波形如图2所示。(3)、通过富里哀分析法求取基波的实部和虚部，进而计算出视复电阻率的幅值(模)和绝对相位。具体计算公式是：幅值(模)为公式3于是，这样，就完成了激电绝对相位测量。2、时频激电多参数同时测量。在测量视电阻率和视相位的同时，根据在线性范围内激发极化效应的充电过程和放电过程是等效的这一原理，利用一次供电测得的给定频率(频率≤0.25Hz时)的电位差曲线(相当于时间域的正反向充电曲线，在时间域，一般供电单向脉冲宽度2S～8S)，可计算出时间域激电参数视极化率、视充电率和衰减曲线等，公式如下：(1)视极化率。公式6其中ηs(t)、ΔV2(t)分别为t时刻的极化率和二次场值，ΔV1+2为总场值。(2)视充电率。公式7具中：Ms(t)为t时刻的视充电率值，Δt为积分半区间。(3)衰减曲线取不同时刻的视充电率或视极化率即可描绘衰减曲线。频率域参数：(4)视电阻率：如公式4。(5)视(绝对)相位：如公式5。这就是一次观测实现时频激电多参数同时测量的技术方案。如果两次(或一次)供电，测两个频率，还可求得：(6)视幅散率。观测两个频率的电位差幅值，视幅散率可由下式计算：公式8式中Fs为视幅散率；分别为低频、高频电位差幅值。(7)视相散率。观本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法，其特征在于：测量方法为：[1]、在保证供电与测量同步的条件下，由发送机通过供电电极向地下供出至少一个频率的连续矩形波；[2]、接收机通过测量电极用时间域的方法记录并显示给定频率下的电位差及其曲线；[3]、将步骤[2]中得到的电位差及曲线，通过富里哀分析法求取基波的实部和虚部，进而计算出视电阻率、视绝对相位；[4]、在测量视电阻率和视绝对相位的同时，根据在线性范围内激发极化效应的充电过程和放电过程是等效的原理，利用一次供电测得的频率≤0.25Hz的给定频率的电位差曲线，计算出时间域激电参数视极化率、视充电率、衰减曲线。

【技术特征摘要】
1.一种激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法，其特征在于：测量方法为：[1]、在保证供电与测量同步的条件下，由发送机通过供电电极向地下供出至少一个频率的连续矩形波；[2]、接收机通过测量电极用时间域的方法记录并显示给定频率下的电位差及其曲线；[3]、将步骤[2]中得到的电位差及曲线，通过富里哀分析法求取基波的实部和虚部，进而计算出视电阻率、视绝对相位；[4]、在测量视电阻率和视绝对相位的同时，根据在线性范围内激发极化效应的充电过程和放电过程是等效的原理，利用一次供电测得的频率≤0.25Hz的给定频率的电位差曲线，计算出时间域激电参数视极化率、视充电率、衰减曲线。2.根据权利要求1所述的激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法，其特征为：一次或两次供电，测得至少两个频率的电位差幅值，求得视幅散率，测得两个频率的视相位，求得视相散率。3.根据权利要求1所述的激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法，其特征为：将步骤[2]中得到的电位差及曲线，采用同步多周期叠加法提高信噪比，压制干扰信号。4.根据权利要求1或3所述的激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法，其特征为：采用叠加观测时间为被测信号周期的整倍数，来消除工频信号，其中叠加观测时间≥0.5秒。5.根据权利要求1所述的激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的方法，其特征为：取不同时刻的视充电率或视极化率描绘出衰减曲线。6.一种激电绝对相位及时频激电多参数同时测量的仪器，包括同步控制的发送机、接收机，发送机电路中设有VMOS逆变桥模块、同步方式控制模块、电流取样模块、电流采样模块、供电电极、功率高压电源、仪用电池，电流取样模块连入VMOS逆变桥模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：储晓东，
申请(专利权)人：储晓东，
类型：发明
国别省市：浙江,33