一种海洋电容性电极制造技术

本发明专利技术公开了一种海洋电容性电极，应用于地球物理勘探领域中海洋电场的测量，主要包括电容性电极和保护结构。电容性电极使用金属材料制成，其表面具有绝缘层，绝缘层具有良好的绝缘性能和抗腐蚀性。本发明专利技术的海洋电容性电极通过绝缘层隔开了电容性电极与外界环境媒质的直接接触，电极与外界电解质形成电容，以电容耦合的方式测量外界电场。由于绝缘层的存在，避免了电极与海水中的离子发生化学反应，进而避免化学反应过程中产生的电化学噪声，电极可以达到更低的噪声水平；同时缩短了电极建立平衡过程中的稳定时间，并避免电极在使用中的不断消耗。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种海洋电容性电极，应用于地球物理勘探领域中海洋电场的测量，主要包括电容性电极和保护结构。电容性电极使用金属材料制成，其表面具有绝缘层，绝缘层具有良好的绝缘性能和抗腐蚀性。本专利技术的海洋电容性电极通过绝缘层隔开了电容性电极与外界环境媒质的直接接触，电极与外界电解质形成电容，以电容耦合的方式测量外界电场。由于绝缘层的存在，避免了电极与海水中的离子发生化学反应，进而避免化学反应过程中产生的电化学噪声，电极可以达到更低的噪声水平；同时缩短了电极建立平衡过程中的稳定时间，并避免电极在使用中的不断消耗。【专利说明】-种海洋电容性电极
本专利技术设及地球物理勘探中地电场的测量装置，特别设及一种海洋电容性电极， 用于海洋电法勘探中的电场数据采集。
技术介绍
目前，在海洋电法勘探中为了减小金属电极极化的影响，普遍使用不极化电极进 行电场信号的数据采集。如图1所示，不极化电极通常由电极巧1、电解质3、电极保护壳2、 底部装置4和5、顶部装置6及输出线7组成，电极巧通常由某种金属制成，如铅、银等，电 解质由该金属的金属盐与填充物质按一定比例混合制成，电解质的物理形态可W为固体或 液体，电极形状可W为圆柱状或其他形状。在使用时不极化电极需浸没在海水中，海水中的 离子与电极中的电解质发生氧化还原反应。但是该种不极化电极在实际使用中存在一些问 题；（1)不极化电极通过离子的氧化还原反应获得所处位置的电场电势，不可避免地带来 电化学噪声，致使电极自噪声水平不能进一步降低；(2)不极化电极在工作时需要一定时 间达到电化学平衡，无法进行快速测量；（3)不极化电极的电化学反应将导致电极自身不 断被消耗。
技术实现思路
鉴于上述技术问题，本专利技术的主要目的之一在于提供一种不利用电极中电解质与 海水中离子的氧化还原反应便能直接进行海洋电场信号测量的电极，电极具有化学惰性， 不与环境媒质发生化学反应，避免不极化电极所存在的W上所述的几个问题。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种海洋电容性电极，用于通过电容禪合的方 式测量海洋电场信号；其中所述海洋电容性电极包括电极巧和绝缘层，所述绝缘层将所述 电极巧完全与海水隔绝，且与海水不发生化学反应；W及 所述电极巧由石墨、碳纤维、惰性金属材料制成，所述绝缘层由巨介电常数材料或 化学惰性的高电阻率材料制成。 其中，所述电极巧由粗、魄、铁制成。 其中，所述电极巧具有海绵状多孔结构，海水可W通过微孔渗透到所述电极巧内 部。 [000引其中，所述电极巧的多孔结构通过将压接成型的金属粉末高温烧结而形成。 其中，所述电极巧与海水之间形成电容，电容值不低于lOmF。 其中，所述绝缘层由BaTi〇3、化化3了1典12或所述电极巧所用的金属的氧化物制成。 所述海洋电容性电极还包括电极输出引线，用于将测得的海洋电场信号输出，所 述电极输出引线使用与所述电极巧同种材料制成；W及 所述海洋电容性电极还包括保护外壳，用于保护所述海洋电容性电极，所述外壳 由高分子聚合物材料制成。 其中，所述保护外壳具有通孔，海水可W通过通孔流入所述电极内部。 所述海洋电容性电极还包括密封塞，封堵在所述保护外壳用于塞入所述海洋电容 性电极的开口处，用于对所述海洋电容性电极起到固定与保护的作用；W及所述密封塞包 括内塞和外塞，所述内塞和外塞之间保留一定的空间作为密封腔。 其中，所述密封腔内填充有环氧树脂胶体。通过上述技术方案可知，本专利技术的电 容性电极不与海水中的离子发生化学反应，可W避免电化学噪声的产生，电极自噪声要低 于不极化电极；电容性电极无需等待化学平衡的建立，可实现对电场信号的快速有效测量； 电容性电极寿命长，可长时间连续稳定工作，电极在工作中不会被逐渐消耗。 【专利附图】【附图说明】 图1为现有技术中的不极化电极的结构示意图； 图2为本专利技术的海洋电容性电极的结构示意图； [001引图3为本专利技术的海洋电容性电极的等效电路图； 图4为本专利技术的海洋电容性电极局部放大的结构示意图。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部 分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员 所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等 于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的 方向用语，例如"上V吓"、"前"、"后"、"左"、"右"等，仅是参考附图的方向。因此，使用的 方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术的保护范围。 本专利技术的原理为：本专利技术的海洋电容性电极采用惰性材料制成，电极表面有绝缘 层隔开电极与海水，绝缘层具有良好的电绝缘性能和抗腐蚀性，从而避免电极与海水中的 离子发生化学反应。电极、绝缘层、海水=者可等效为电容元件，海水的电场电势通过该电 容被禪合至电极，进一步被后续的低噪声前置放大器放大，随后数据被采集站采集、记录。 更具体地，本专利技术海洋电容性电极采用惰性材料制成电极，电极表面有绝缘层隔 开电极与海水，绝缘层具有良好的绝缘性能和抗腐蚀性，可W避免电极与海水中的离子发 生化学反应，进而避免化学反应过程中产生的电化学噪声，缩短电极建立平衡过程中的稳 定时间，并避免电极在使用中被不断消耗。 参考图2,作为一个优选实施例，海洋电容性电极由电极9、电极输出线14、壳体、 密封腔等组成，电极输出线14由电极9引出，之后穿过内塞11、密封腔12和外塞13后输 出。电极9置于壳体10内部，并由密封塞8固定，壳体10与密封塞8对电极9起到固定与 保护的作用。特别地，壳体10上有若干通孔，可W保证外界电解质溶液自由进出壳体。内 塞11和外塞13之间保留一定的空间作为密封腔，密封腔内填充环氧树脂或其他胶体。壳 体的末端有螺旋纹15,用于将壳体固定在集成的传感器中。 电极9用于测量海洋电场信号，并将海洋电场信号通过电极输出线14输出，输出 可W根据实际需求选择直接连接数据采集站或经过前置放大器后再连接数据采集站进行 数据采集。电极输出线14表面有绝缘层W防止其内的金属导线被海水腐蚀，电极输出线14 也可w使用带有金属网的导线，w屏蔽可能的外界信号干扰。 电极9由电极巧和电绝缘性膜层（绝缘层）构成，其中电极巧由化学惰性材料制 成，如石墨、碳纤维、惰性金属等化学性质惰性但导电性能良好的材料，惰性材料保证电极9 与海水不会发生化学反应。惰性金属例如为粗、魄、铁等。电极巧表面有绝缘层，绝缘层可 W由巨介电常数材料如BaTi〇3XaCu3Ti4〇。等制成，也可W由其他化学惰性的高电阻率材料 制成。绝缘层进一步隔绝海水与电极巧之间可能发生的化学反应，并使海水、电极9之间形 成电容。 电极9与前置放大器的等效电路如图3所示，记海洋电场电势为Vs，电极9与海水 形成的界面电容为Ce，界面电阻为Re,电极输出线所接前置放大器（或采集站）的输入电 阻为Ra、输入电容为化，那么禪合到前置放大器的输入端电压V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋电容性电极，用于通过电容耦合的方式测量海洋电场信号；其中所述海洋电容性电极包括电极芯和绝缘层，所述绝缘层将所述电极芯完全与海水隔绝，且与海水不发生化学反应；以及所述电极芯由石墨、碳纤维、惰性金属材料制成，所述绝缘层由巨介电常数材料或化学惰性的高电阻率材料制成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺，王志宇，方广有，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11