测量海洋土电阻率的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量海洋土电阻率的方法及装置，所述装置包括有探杆，所述探杆包括有顶舱、杆体和探头，所述杆体连接所述顶舱和所述探头；所述顶舱上形成有挂钩，所述顶舱内形成有内置电源、控制电路、恒流源电路、数据采集电路和传感电路所述顶舱内还形成有与所述传感电路连接的加速度传感器；所述探头上形成有电极序列，所述电极序列包括有两个供电电极和至少两个测量电极，所述供电电极和所述测量电极以与外界相通的形式安装在所述探头上，所述供电电极通过位于所述杆体内的导线与所述恒流源电路连接，所述测量电极通过位于所述杆体内的导线与所述数据采集电路连接。应用本发明专利技术，可以实现对一定深度内海洋土电阻率的原位、快速、准确测量。

Method and device for measuring resistivity of Marine Soil

The invention discloses a method and a device for measuring the resistivity of marine soil, the device comprises a probe rod and the probe rod comprises a rod body and the top, the probe, the rod body is connected with the top class and the probe; a hook forming the top module, a built-in power supply the control circuit, the constant current source circuit, data acquisition circuit and the sensor circuit of the top cabin is formed with the acceleration sensor is connected to the sensing circuit to form the top of the cabin; a sequence to form the probe on the electrode, the electrode series includes two electrodes and at least two measuring electrode and the power supply electrode and the measuring electrode which is communicated with the outside form installed in the probe, the power supply electrode through a wire is positioned in the rod body and the constant current source circuit is connected, the measuring electrode is positioned on the rod body through The inner wire is connected with the data acquisition circuit. The present invention can be used for in-situ, fast and accurate measurement of the resistivity of marine soil at a certain depth.

【技术实现步骤摘要】
测量海洋土电阻率的方法及装置
本专利技术属于海洋测量
，具体地说，是涉及测量海洋土电阻率的方法及装置。
技术介绍
二十一世纪是海洋的世纪，随着海底管道电缆的铺设、海底油气资源的勘探和开发，海洋土的物理力学和工程地质性质研究，尤其是复杂深海海洋土性质的研究日益受到人们的重视。近年来，电阻率探测技术已经广泛用于海洋土物理指标测试、资源开发利用等环节。电阻率是表征土的导电能力的基本物性指标，能反映土的基本物理力学性质及结构特征等，因此测量海洋土的电阻率具有重要的理论意义和应用价值。目前，海洋土电阻率的测量通常采用海底取样测量方法和电测井测量方法。海底取样测量方法是将原位海洋土取出，然后，在室内测量取出的土样的电阻率数据。电测井的方法是首先在海底开挖一口测井，然后将电阻率探头贯入测井内，利用电阻率探头测量海洋土的电阻率。海底取样测量方法为非实时性测量，而且在取土样过程中对土样造成扰动，改变土层结构的稳定性，影响测量数据的准确性。电测井测量方法虽然是实时测量，能够得到真电阻率数据，进而获取土层状态和地质评价参数。但是电测井的方法在开挖测井的过程中仍会对井壁周边的土层造成较大扰动，这就导致测量结果的不确定性和不准确性。并且，电测井的方法需要开挖测井，过程复杂，造价和成本过高，一次测量过程投资较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测量海洋土电阻率的方法及装置，实现对海洋土电阻率的原位、快速、准确测量。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的测量海洋土电阻率的装置采用下述技术方案予以实现：一种测量海洋土电阻率的装置，所述装置包括有探杆，所述探杆包括有顶舱、杆体和探头，所述杆体连接所述顶舱和所述探头；所述顶舱上形成有挂钩，所述顶舱内形成有内置电源、控制电路、恒流源电路、数据采集电路和传感电路；所述内置电源为所述控制电路、所述恒流源电路、所述数据采集电路及所述传感电路供电，所述控制电路分别与所述数据采集电路、所述传感电路及所述恒流源电路连接；所述顶舱内还形成有与所述传感电路连接的加速度传感器；所述探头上形成有电极序列，所述电极序列包括有两个供电电极和至少两个测量电极，所述供电电极和所述测量电极以与外界相通的形式安装在所述探头上，所述供电电极通过位于所述杆体内的导线与所述恒流源电路连接，所述测量电极通过位于所述杆体内的导线与所述数据采集电路连接。如上所述的装置，所述探头包括有呈筒状的探头主体和呈锥状的头部，所述电极序列形成在所述探头主体上，所述电极序列的横截面与所述探头主体的中轴线垂直。如上所述的装置，所述电极序列包括有四个测量电极，两个所述供电电极沿所述探头的圆周方向对称形成在所述探头上，四个所述测量电极中的两个测量电极形成一个测量电极组，四个所述测量电极形成左、右两个测量电极组，所述两个测量电极组以两个所述供电电极的连线为对称轴左右对称地形成在所述探头上，两个所述供电电极和四个所述测量电极等距安装在所述探头上。如上所述的装置，在所述探杆内形成有姿态传感器，所述姿态传感器与所述传感电路连接。如上所述的装置，在所述探杆内形成有压力传感器，所述压力传感器与所述传感电路连接。如上所述的装置，在所述杆体上形成有配重块。为实现前述专利技术目的，本专利技术提供的测量海洋土电阻率的方法采用下述技术方案来实现：一种测量海洋土电阻率的方法，所述方法采用上述的装置测量海洋土电阻率，所述方法包括：在所述装置中的探杆向海洋土贯入的过程中，利用所述装置中的恒流源电路向所述装置中的两个供电电极供电，利用所述装置中的数据采集电路采集所述装置中的两个测量电极之间的电极电位，根据下述公式获取实时海洋土电阻率：其中，ρ为实时海洋土电阻率，K为装置系数，C1P1为两个所述供电电极中第一供电电极与所述测量电极中第一测量电极之间的距离，C2P1为两个所述供电电极中第二供电电极与所述第一测量电极之间的距离，C1P2为所述第一供电电极与测量电极中第二测量电极之间的距离，C2P2为所述第二供电电极与所述第二测量电极之间的距离，△UP1P2为所述第一测量电极与所述第二测量电极之间的实时电位差，I为所述装置中的恒流源电路输出至所述供电电极上的交变直流电流；同时，在所述探杆向海洋土贯入的过程中，利用所述装置中的加速度传感器的检测结果获取所述探杆贯入海洋土的实时深度；基于所述实时深度和所述实时海洋土电阻率，获取海洋土深度与该深度处的海洋土电阻率之间一一对应的关系。如上所述的方法，所述探杆包括有四个测量电极，所述四个测量电极构成用于测量同一海洋土深度处的海洋土电阻率的两个测量电极组，该海洋土深度处对应的海洋土电阻率为两个所述测量电极组获取的实时海洋土电阻率的平均值。如上所述的方法，所述方法还包括：在所述装置中的探杆向海洋土贯入的过程中，获取所述探杆的倾斜角度；将所述探杆的倾斜角度与设定角度作比较；若所述探杆的倾斜角度大于所述设定角度，丢弃该过程中所获取的所述实时海洋土电阻率。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术提供的测量海洋土电阻率的装置中，通过设置具有供电电极和测量电极的探头，在探杆贯入海洋土的过程中，为供电电极供电形成电场，该电场经过海洋土的作用，会在探头的测量电极上产生与海洋土电阻率的大小相对应的电位差，通过测量该电位差即可实现对海洋土电阻率的测量，得到的是横向的电阻率数据，能够精确反应海洋土的成层性，分辨率高。由于测量过程是在探杆贯入海洋土的过程中实时测量的，因而，不仅实现了对海洋土的电阻率的原位测量，得到且不会对海洋土造成扰动，保证了数据测量的准确性；并且，探杆可以根据需要随时放入到海底，无需预先设置测量井，测量简单、方便，成本低。结合附图阅读本专利技术的具体实施方式后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是基于本专利技术测量海洋土电阻率的装置一个实施例的立体图；图2是图1实施例的剖视图；图3是图1实施例中电极序列的结构示意图；图4是图1实施例的电路原理图；图5是基于本专利技术测量海洋土电阻率的方法一个实施例的流程图；图6是基于图1的装置和图5的方法获得的曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本专利技术作进一步详细说明。请参见图1至图4示出的基于本专利技术测量海洋土电阻率的装置的一个实施例。其中，图1和图2分别是该实施例的立体图和剖视图，图3是电极序列的结构示意图，图4是该实施例的电路原理图。如图1至图4所示意，该实施例用于测量海洋土电阻率的装置包括有探杆100，探杆100包括有顶舱1、杆体2和探头3，杆体2连接顶舱1和探头3。具体来说，顶舱1为由不锈钢材料作为壳体、内部形成有空腔的结构。顶舱1包括有舱体、上端盖和下端盖(图中未标注)，上、下端盖分别与舱体通过螺纹连接，并通过螺母固定。在顶舱1的顶端上形成有挂钩11，利用该挂钩11，可以连接缆绳，进而通过缆绳将整个探杆100与船体相连，实现在船上方便地向海底抛探杆100以及将海底的探杆100拖回船上。在顶舱1的内部空腔中形成有电池舱12和电路板舱13两部分，作为内置电源的电池安装在电池舱12内，两块电路板并排竖向安装在电路板舱13内，由螺母将电池和电路板固定在托架上。托架由绝缘树脂材料制成，可通过螺母调节电池舱12和电路板舱13的长度，以适应不同尺寸。顶舱1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量海洋土电阻率的装置，其特征在于，所述装置包括有探杆，所述探杆包括有顶舱、杆体和探头，所述杆体连接所述顶舱和所述探头；所述顶舱上形成有挂钩，所述顶舱内形成有内置电源、控制电路、恒流源电路、数据采集电路和传感电路；所述内置电源为所述控制电路、所述恒流源电路、所述数据采集电路及所述传感电路供电，所述控制电路分别与所述数据采集电路、所述传感电路及所述恒流源电路连接；所述顶舱内还形成有与所述传感电路连接的加速度传感器；所述探头上形成有电极序列，所述电极序列包括有两个供电电极和至少两个测量电极，所述供电电极和所述测量电极以与外界相通的形式安装在所述探头上，所述供电电极通过位于所述杆体内的导线与所述恒流源电路连接，所述测量电极通过位于所述杆体内的导线与所述数据采集电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种测量海洋土电阻率的装置，其特征在于，所述装置包括有探杆，所述探杆包括有顶舱、杆体和探头，所述杆体连接所述顶舱和所述探头；所述顶舱上形成有挂钩，所述顶舱内形成有内置电源、控制电路、恒流源电路、数据采集电路和传感电路；所述内置电源为所述控制电路、所述恒流源电路、所述数据采集电路及所述传感电路供电，所述控制电路分别与所述数据采集电路、所述传感电路及所述恒流源电路连接；所述顶舱内还形成有与所述传感电路连接的加速度传感器；所述探头上形成有电极序列，所述电极序列包括有两个供电电极和至少两个测量电极，所述供电电极和所述测量电极以与外界相通的形式安装在所述探头上，所述供电电极通过位于所述杆体内的导线与所述恒流源电路连接，所述测量电极通过位于所述杆体内的导线与所述数据采集电路连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探头包括有呈筒状的探头主体和呈锥状的头部，所述电极序列形成在所述探头主体上，所述电极序列的横截面与所述探头主体的中轴线垂直。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电极序列包括有四个测量电极，两个所述供电电极沿所述探头的圆周方向对称形成在所述探头上，四个所述测量电极中的两个测量电极形成一个测量电极组，四个所述测量电极形成左、右两个测量电极组，所述两个测量电极组以两个所述供电电极的连线为对称轴左右对称地形成在所述探头上，两个所述供电电极和四个所述测量电极等距安装在所述探头上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，在所述探杆内形成有姿态传感器，所述姿态传感器与所述传感电路连接。5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，在所述探杆内形成有压力传感器，所述压力传感器与所述传感电路连接。6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，在所述杆体上形成有配重块。7.一种测量海洋土电阻率的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭秀军，孙翔，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37