高密度电法仪器中的磁电极及测量方法技术

本发明专利技术及一种高密度电法仪中的磁电极，高密度电法仪通过高密度大线连接通讯电路、微处理器、三路同步模数转换电路和三分量磁传感器，构成三分量磁传感器需要将所需传感器的三个方向互相正交，三个方向互相正交的磁传感器构成高密度电法磁电极。本发明专利技术用高密度电法测量地下空间电流流动在各磁电极处产生的磁场信号，不仅克服了现有高密度电法金属电极或不极化电极使用中的不足，也克服了瞬变电磁方法需要在地面敷设较大的发射线圈，工作量大，地面接收线圈单一，获取的数据较少，工作效率低的不足。解决了高密度电法金属电极或不极化电极使用中较难或不能打入电极的问题与不足，增加了高密度电法仪的使用范围和实用性，提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
高密度电法仪器中的磁电极及测量方法
：本专利技术涉及一种地球物理勘探设备和测量方法，尤其是用于高密度电法勘探中的磁电极及测量方法。
技术介绍
：高密度电法勘探是电法勘探的一种进步，提高了工作效率，增加了对地下岩矿体探测的信息量，但它是基于电法勘探基本原理的。其基本原理是发射电路通过电极向地下发射电流IAB，其电流在地下半空间的地下岩矿体中流动，地下岩矿体中流动电流将在地面形成电位差VMN，电法或高密度电法接收机测量IAB和VMN，通过计算VMN和IAB的比值，得到视电阻率，从而推导出地下岩矿体结构。高密度电法勘探在地球物理勘探中以其独特的优点获得广泛应用。高密度电法仪器中实际使用的电极数量大，一般是几十到几百个。高密度电法仪器中的电极常常单独使用金属电极或将金属电极和不极化电极混合使用。高密度电法勘探时需要将金属电极打入地下或将不极化电极挖坑埋入地下，通过引线连接到主机。现有的电极方式在某些高密度电法勘探实践中存在较难或不能打入电极的情况，如在马路上、岩石露头区域。与高密度电法相关技术的瞬变电磁方法，其勘探结果也是计算电阻率，瞬变电磁方法是利用线圈向地下发射电磁场的方法，再由地面接收线圈接收地下岩矿体产生的二次电磁场信号，从而反演地下岩矿体的视电阻率，瞬变电磁方法需要在地面敷设较大的发射线圈(几十乃至几千平方米)，工作量大，地面接收线圈单一，获取的数据较少，工作效率较低。2008年5月吉林大学硕士论文“基于磁敏电阻的磁力计设计”提出了基于各向异性磁敏电阻的磁力计设计方案,能够对磁场进行三维测量，具有组成简单、体积小巧、等特点。但是，该设计方案只是测量三分量磁场，而对具体的实际应用很少考虑，也未见三分量磁场在高密度电法应用的文献报道。
技术实现思路
：本专利技术的目的就现在于针对现有技术的不足，提供一种适于高密度电法探测的磁电极技术，旨在解决当金属电极无法钉入地下时，通过磁电极测量磁场弥补金属电极缺位导致测量不连续的问题本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：高密度电法仪中磁电极，包括高密度电法仪通过高密度大线连接通讯电路、三分量磁传感器、微处理器和模数转换器，是由X方向磁传感器、Y方向磁传感器和Z方向磁传感器分别经调理电路a、调理电路b和调理电路c经三路同步模数转换电路、微处理器和通讯电路连接构成；所述的三分量磁传感器是由三个单一磁通门传感器或由三个方向的磁阻器件组成，所构成的三分量磁传感器的三个方向互相正交，三个方向互相正交的磁传感器构成高密度电法磁电极，用于高密度电法测量地下空间电流流动在各磁电极处产生的磁场信号。将各磁电极处测得的磁场数据转换为各点的电位，将相邻点电位相减，得到高密度电法对应的电位差，达到通过测磁实现电位差测量的目的。所述的微处理器包括单片机、DSP、FPGA、计算机CPU中的任一种。所述的通讯电路为串行通讯电路，包括RS232、RS485、USB或网络通讯电路中的任一种。所述的三路同步模数转换电路，在工作时模数转换的起始和转换结束时间同步。高密度电法仪中磁电极的测量方法，包括以下步骤：a、在测区剖面线上铺设高密度大线；b、按高密度电法工作规范要求，在电极AB之间布设磁电极2、磁电极3……磁电极n-1；c、高密度大线分别经各自的电极控制器连接电极A、B和磁电极2～磁电极n-1；既高密度大线经电极控制器1连接电极A、经电极控制器2连接磁电极2、经电极控制器3连接磁电极3……经电极控制器n-1连接磁电极n-1和经电极控制器n连接电极B；d、电极A、B供电，磁电极2至磁电极n-1测量磁电极所在位置的磁场信号；e、由电极控制器中的微处理器接收，数模转换器数字化处理，并转换为磁电极2至磁电极n-1对应点的电位信号；f、再通过高密度大线将转换后的电位信号传送给高密度电法仪。有益效果：本专利技术提出一种结合高密度电法仪的高密度电法仪器中的磁电极，既克服了现有高密度电法金属电极或不极化电极使用中的不足，又克服了瞬变电磁方法需要在地面敷设较大的发射线圈，工作量大，地面接收线圈单一，获取的数据较少，工作效率低的不足。与现有的高密度电法仪电极相比，采用了磁电极技术，将高密度电法中测量电位差的方法变换为测量地下空间电流流动产生的磁场信号的方法，进而推导出地下空间电流流动在地面产生的电位差。本专利技术可以使用由三个分量得到的总磁场大小，推导出与地下空间电流流动在各磁电极处产生的磁场信号对应的电位，也可利用磁三分量各个分量的大小变化来测量地下岩矿体的走向趋势。本专利技术解决了高密度电法金属电极或不极化电极使用中较难或不能打入电极的问题与不足，增加了高密度电法仪的使用范围和实用性，提高了工作效率附图说明图1为高密度电法仪中磁传感器磁电极结构框图图2为高密度电法仪中磁阻传感器磁电极结构框图图3为高密度电法仪中磁通门传感器磁电极结构框图图4为高密度电法磁电极与高密度电法仪工作连接示意图图5为高密度电法磁电极工作原理示意图图6为基于磁通门的磁电极电路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的说明。高密度电法仪中磁电极，包括高密度电法仪通过高密度大线连接通讯电路、三分量磁传感器、微处理器和模数转换器，是由X方向磁传感器、Y方向磁传感器和Z方向磁传感器分别经调理电路a、调理电路b和调理电路c经三路同步模数转换电路、微处理器和通讯电路连接构成；所述的三分量磁传感器是由三个单一磁通门传感器或由三个方向的磁阻器件组成，所构成的三分量磁传感器的三个方向互相正交，三个方向互相正交的磁传感器构成高密度电法磁电极，用于高密度电法测量地下空间电流流动在各磁电极处产生的磁场信号。将各磁电极处测得的磁场数据转换为各点的电位，将相邻点电位相减，得到高密度电法对应的电位差，达到通过测磁实现电位差测量的目的。所述的微处理器包括单片机、DSP、FPGA、计算机CPU中的任一种。所述的通讯电路为串行通讯电路，包括RS232、RS485、USB或网络通讯电路中的任一种。所述的三路同步模数转换电路，在工作时模数转换的起始和转换结束时间同步。高密度电法仪中磁电极的测量方法，包括以下步骤：a、在测区剖面线上铺设高密度大线；b、按高密度电法工作规范要求，在电极AB之间布设磁电极2、磁电极3……磁电极n-1；c、高密度大线分别经各自的电极控制器连接电极A、B和磁电极2～磁电极n-1；既高密度大线经电极控制器1连接电极A、经电极控制器2连接磁电极2、经电极控制器3连接磁电极3……经电极控制器n-1连接磁电极n-1和经电极控制器n连接电极B；d、电极A、B供电，磁电极2～磁电极n-1测量磁电极所在位置的磁场信号；e、由电极控制器中的微处理器接收，数模转换器数字化处理，并转换为磁电极2至磁电极n-1对应点的电位信号；f、再通过高密度大线将转换后的电位信号传送给高密度电法仪。三分量磁传感器是由X方向磁传感器、Y方向磁传感器和Z方向磁传感器分别经调理电路a、调理电路b和调理电路c经三路同步模数转换电路、微处理器和通讯电路连接构成；三分量磁阻传感器是由X方向磁阻传感器、Y方向磁阻传感器和Z方向磁阻传感器分别经三路同步模数转换电路、微处理器和通讯电路连接构成；三分量磁通门传感器是由X方向磁通门传感器、Y方向磁通门传感器和Z方向磁通门传感器分别经磁通门调理电路a、磁通门调理电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度电法仪中磁电极，包括高密度电法仪通过高密度大线连接通讯电路、三分量磁传感器、微处理器和模数转换器，其特征在于，是由X方向磁传感器、Y方向磁传感器和Z方向磁传感器分别经调理电路a、调理电路b和调理电路c经三路同步模数转换电路、微处理器和通讯电路连接构成；所述的三分量磁传感器是由三个单一磁通门传感器或由三个方向的磁阻器件组成，所构成的三分量磁传感器的三个方向互相正交，三个方向互相正交的磁传感器构成高密度电法磁电极，用于高密度电法测量地下空间电流流动在各磁电极处产生的磁场信号。

【技术特征摘要】
1.一种高密度电法仪中磁电极，包括高密度电法仪通过高密度大线连接通讯电路、三分量磁传感器、微处理器和模数转换器，其特征在于，是由X方向磁传感器、Y方向磁传感器和Z方向磁传感器分别经调理电路a、调理电路b和调理电路c经三路同步模数转换电路、微处理器和通讯电路连接构成；所述的三分量磁传感器是由三个单一磁通门传感器或由三个方向的磁阻器件组成，所构成的三分量磁传感器的三个方向互相正交，三个方向互相正交的磁传感器构成高密度电法磁电极，用于高密度电法测量地下空间电流流动在各磁电极处产生的磁场信号。2.按照权利要求1所述的高密度电法仪中磁电极，其特征在于，将各磁电极处测得的磁场数据转换为各点的电位，将相邻点电位相减，得到高密度电法对应的电位差，达到通过测磁实现电位差测量的目的。3.按照权利要求1所述的高密度电法仪中磁电极，其特征在于，所述的微处理器包括单片机、DSP、FPGA、计算机CPU中的任一种。4.按照权利要求1所述的高密度电法仪中磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：和思铭，王一，赵静，焦阳，李东时，朱士，王君，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22