一种三向可控的电阻率法实验电极装置及方法

摘要

本发明公开了一种三向可控的电阻率法实验电极装置及方法，包括测线杆和两个可移动撑杆，所述测线杆的两端分别固定于一个可移动撑杆上，测线杆上可拆卸设置多个沿测线杆水平移动的电极，所述可移动撑杆上部具有卡槽和移动板卡条，可移动撑杆为可升降结构，通过调节可移动撑杆之间的距离、可移动撑杆的高度以及电极位置和间距，使电极与设置在实验槽内的介质表面达到充分接触和耦合。本发明供电电极与测量电极位置和间距可根据实验要求进行调整，解决了如今多数电阻率法实验模拟装置无法方便自由调整电极距离的缺点，既保证了实验数据的多样性和精确性，也提高了实验的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种三向可控的电阻率法实验电极装置及方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，地球物理勘探方法在岩土工程勘察、矿产资源勘探等方面应用越来越广泛。电法勘探是根据岩石及矿石的导电性、介电性等电学性质的差异，借助专门的仪器设备观测和研究地球物理场的变化及分布规律，来找矿和研究地址结构的一种地球物理勘探方法。而电阻率法作为最常用的一种电法勘探分支方法，在地球物理勘探领域发挥着越来越重要的作用。电阻率法在地质勘查领域的应用仍然需要进一步探索，可在实验室进行的电阻率法实验模拟装置已经被广泛使用。

目前，常用的电阻率法实验模拟装置还很不完善，尤其是供电电极A、B与测量电极M、N之间相互位置及距离的设置单一，不能有效实现三维数据观测，造成实验数据分组太少，多样性差，实验数据精度不够，有的甚至出现较大偏差，对实验结果造成较大的影响，一定程度上制约了电阻率法在地球物理勘探领域的进一步探索。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种三向可控的电阻率法实验电极装置及方法，本发明可实现二维和三维电阻率法测试。能满足所有电阻率观测方式的要求，供电电极与测量电极之间相互位置和距离可自由设置，测线杆高度也可自由控制，实验可最大程度上有效的反映地质模型的响应特征。

本发明的第一个目的是提出一种三向可控的电阻率实验电极装置，供电电极与测量电极位置和间距可根据实验要求进行调整，解决了如今多数电阻率法实验模拟装置无法方便自由调整电极距离的缺点，同时最大程度上有效的反映地质模型的响应特征。

本发明的另一个目的是提出一种试验方法，针对于所有电阻率观测方式的要求，能够满足二维手动逐点测量、二维阵列式测量和三维阵列式测量，满足各类实验需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三向可控的电阻率法实验电极装置，包括测线杆和两个可移动撑杆，所述测线杆的两端分别固定于一个可移动撑杆上，所述测线杆上可拆卸设置多个沿测线杆水平移动的电极，所述可移动撑杆上部具有卡槽和移动板卡条，所述可移动撑杆为可升降结构，通过调节可移动撑杆之间的距离、可移动撑杆的高度以及电极位置和间距，使电极与设置在实验槽内的介质表面达到充分接触和耦合。

所述电极包括相配合的供电电极和测量电极。

所述电极均为可拆卸电极，可拆卸电极与电极滑动绝缘块通过螺纹端连接成一个整体并环套在测线杆上，沿测线杆水平移动以调整不同电极的位置和间距。

对于电极与实验槽填充介质表面接触上，均可利用旋转电极的螺纹(螺纹足够长)进行微调，使得电极与介质表面达到充分接触和耦合。

所述电极滑动绝缘块分为上下两端，其中上端具有绝缘、不易老化、有一定强度的特点，材料采用塑料，上端一侧有一定开口，以便安装时顺利通过导线槽，电极滑动绝缘块下端具有导线连接钮，具有导电、不易腐蚀的特点，材料采用金属材料；可拆卸电极可采用铁制电极、铜制电极、不极化电极等多种材料，可根据实验要求灵活选择。

所述可移动撑杆上端为螺纹端，通过螺纹端与测线杆连接，可移动撑杆内部具有升降杆，升降杆通过升降控制旋钮在所述可移动撑杆上下移动，升降控制旋钮与所述的可移动撑杆螺纹端连接。

优选的，所述升降杆上标有标准刻度。

优选的，所述升降控制旋钮与可移动撑杆采用螺纹端连接，可通过旋转升降控制旋钮来调整测线杆的竖向高度。

优选的，所述的可移动撑杆有四个，分别设置于实验槽的一端，所述可移动撑杆通过水平移动板两两连接。

根据实验要求，可使用两个可移动撑杆，也可同时使用四个可移动撑杆。

优选的，所述的水平移动板具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

优选的，所述的水平移动板上标有标准刻度，总体长度要求可纵跨水槽。

优选的，所述的水平移动板两端底部纵向具有长方体状凹槽，按要求需与移动板卡条吻合，确保水平移动板可将可移动撑杆稳定连接；水平移动板表面具有三棱柱体凹槽，按要求需与可移动杆头底部的三棱柱体吻合，为确保移动过程可移动杆头不会轻易脱离水平移动槽，三棱柱凹槽的倾斜角度要求60°-70°。

优选的，所述的可移动杆头形状采用上部长方体下部三棱柱体，可移动杆头底部三棱柱体顶角角度要求30°-40°。

优选的，所述的测线杆标配有多根，当实验槽过长时可同时使用多根测线杆进行连接，以此满足各种跨度电阻率法实验槽的要求。具体连接方式为：测线杆与可移动杆头、测线杆之间均采用螺纹端连接，测线杆前端为圆柱内螺纹，后端为圆柱外螺纹。

优选的，所述的测线杆具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

优选的，所述的测线杆上标有标准刻度，总体长度要求可横跨实验槽。

优选的，所述的可移动撑杆具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

优选的，所述的升降杆在可移动撑杆的内部，具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

基于上述实验电极装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)在实验槽内放置相应的模型材料，埋好设定的勘探目标体；

(2)根据测量方式，确定可移动撑杆和测线杆的数量，确定测线杆上电极的数量；

(3)将可移动撑杆设置于实验槽两侧，组装测线杆，记录好测线杆的位置，将可拆卸电极与电极滑动绝缘块螺纹连接好，旋转升降控制旋钮，调整升降杆的高度，并确保每根测线杆的所有电极下端要触碰到实验槽中的介质；

(4)调整电极的位置和间距，进行测量，并做好相应的记录；

(5)重复步骤(3)-(4)，完成不同条件下实验数据的测量。

所述步骤(2)中，测量方式包括二维逐点式测量、二维阵列式测量和三维阵列式测量，其中，三维阵列式测量中，为多组测线杆，二维逐点式测量中的测线杆上电极为4个，二维阵列式测量和三维阵列式测量中，每个测线杆上电极为多个。

本发明的有益效果为：

(1)本发明可实现二维手动逐点测量、二维阵列式测量和三维阵列式测量。

(2)电极的材料可灵活选择，可以和不同介质表面进行充分接触，且更换方便，增加了实验的多样性；

(3)供电电极与测量电极位置和间距可根据实验要求进行调整，解决了如今多数电阻率法实验模拟装置无法方便自由调整电极距离的缺点，既保证了实验数据的多样性和精确性，也提高了实验的效率。

(3)测线的前后位置可任意调整，增加了实验数据的多样性。

(4)整个装置不仅能灵活得到多组数据，而且测线杆与双向移动板均可拆卸，便于携带和维护。

附图说明

图1是本发明二维逐点测量整体结构正面示意图。

图2是本发明二维逐点测量整体结构侧面示意图。

图3是本发明二维逐点测量整体结构俯视图。

图4是图1中A的局部放大示意图。

图5是本发明二维阵列式测量整体结构俯视图。

图6是本发明二维阵列式测量整体结构侧面示意图。

图7是本发明三维阵列式测量整体结构俯视图。

图8是本发明可移动撑杆正面示意图。

图9是本发明导线槽正面示意图与俯视图。

其中：1、测线杆，2、可移动撑杆，3、升降杆，4、卡槽，5、标准刻度，6、电极，7、导线槽，8、导线连接钮，9、导线，10、可移动杆头，11、可拆卸电极，12、撑杆底座，13、转轮，14、螺纹端，15、升降控制旋钮，16、实验槽，17、充填介质表面，18、移动板卡条，19、水平移动板，20、水平滑动卡槽，21、电极滑动绝缘块，22、内螺纹牙顶，23、内螺纹牙底，24、外螺纹牙底，25、外螺纹牙顶。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种三向可控的电阻率实验电极装置，包括测线杆和可移动撑杆。其中所述的测线杆两端与可移动杆头通过螺纹端连接，所述的测线杆上可根据需要放置多个能沿测线杆水平移动的电极。一般情况下，测线杆上只放四个电极(其中包括两个供电电极和两个测量电极)即可满足绝大多数观测方式的普通电阻率测试。当然，如果做阵列式或其他一些特殊观测方式，可根据需要手动增加电极数。所述的可移动撑杆上部具有卡槽和移动板卡条，所述的可移动撑杆内部具有升降杆，升降杆可通过升降控制旋钮在所述的可移动撑杆上下移动，升降控制旋钮与所述的可移动撑杆螺纹端连接，所述的可移动撑杆底部具有撑杆底座，撑杆底座设有转轮。

优选的，所述的测线杆具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

优选的，所述的测线杆上标有标准刻度，总体长度要求可横跨实验槽。

优选的，所述的测线杆标配有多根，当实验槽过长时可同时使用多根测线杆进行连接，以此满足各种跨度电阻率法实验槽的要求。具体连接方式为：测线杆与可移动杆头、测线杆之间均采用螺纹端连接，测线杆前端为圆柱内螺纹，后端为圆柱外螺纹。

优选的，所述的电极均可拆卸，可拆卸电极与电极滑动绝缘块通过螺纹端连接成一个整体并环套在测线杆上，然后根据实验要求沿测线杆水平移动来调整不同电极的位置和间距。对于电极与实验槽填充介质表面接触上，均可利用旋转电极的螺纹(螺纹足够长)进行微调，使得电极与介质表面达到充分接触和耦合。

优选的，所述的电极滑动绝缘块分为上下两端，其中上端具有绝缘、不易老化、有一定强度的特点，材料采用塑料，上端一侧有一定开口，以便安装时顺利通过导线槽，电极滑动绝缘块下端具有导线连接钮，具有导电、不易腐蚀的特点，材料采用金属材料；可拆卸电极可采用铁制电极、铜制电极、不极化电极等多种材料，可根据实验要求灵活选择。

优选的，所述的可移动撑杆具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

优选的，所述的升降杆在可移动撑杆的内部，具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

优选的，所述的升降杆上标有标准刻度。

优选的，所述的升降控制旋钮与可移动撑杆采用螺纹端连接，可通过旋转升降控制旋钮来调整测线杆的竖向高度。

优选的，所述的可移动撑杆标配有四个，根据实验要求，可使用两个可移动撑杆，也可同时使用四个可移动撑杆，四个可移动撑杆同时使用时，可通过水平移动板两两连接。

优选的，所述的水平移动板具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

优选的，所述的水平移动板上标有标准刻度，总体长度要求可纵跨水槽。

优选的，所述的水平移动板两端底部纵向具有长方体状凹槽，按要求需与移动板卡条吻合，确保水平移动板可将可移动撑杆稳定连接；水平移动板表面具有三棱柱体凹槽，按要求需与可移动杆头底部的三棱柱体吻合，为确保移动过程可移动杆头不会轻易脱离水平移动槽，三棱柱凹槽的倾斜角度要求60°-70°。

优选的，所述的可移动杆头形状采用上部长方体下部三棱柱体，可移动杆头底部三棱柱体顶角角度要求30°-40°。

本发明的第二个目的是提出一种三向可控的电阻率法实验电极装置的使用方法，使用方法如下：

A、在实验槽内放置相应的模型材料(水，土，砂子等)，埋好设定的勘探目标体；

二维逐点式测量：

B、在实验槽两侧各使用一根可移动撑杆，选定位置后安装连接好测线杆，并记录测线杆的位置；当然，也可以在实验槽两侧各使用两根可移动撑杆，架好相应的水平移动板，并记录好测线杆的位置；

C、根据实验需要，选用4个合适的可拆卸电极与电极滑动绝缘块螺纹连接好，旋转升降控制旋钮，调整升降杆的高度并确保所有的电极下端要触碰到实验槽中的介质，做好记录；

D、根据实验需要，调整好电极的位置和间距，与仪器连接好线路之后开始测量，并做好相应的记录。

E、可重复B-D，完成不同条件下实验数据的测量。

二维阵列式测量：

B、在实验槽两侧分别使用一根可移动撑杆，安装连接好测线杆，并记录测线杆的位置；当然，也可以在实验槽两侧各使用两根可移动撑杆，架好相应水平移动板，并记录好测线杆的位置；

C、根据实验需要，选用多个合适的可拆卸电极与电极滑动绝缘块螺纹连接好，旋转升降控制旋钮，调整升降杆的高度并确保所有的电极下端要触碰到实验槽中的介质，做好记录；

D、根据实验需要，调整好电极的位置和间距，与仪器连接好线路之后开始测量，并做好相应的记录。

E、可重复B-D，完成不同条件下实验数据的测量。

三维阵列式测量：

B、在实验槽两侧分别使用两根可移动撑杆，架好实验槽两侧的水平移动板，安装连接好多根测线杆，并记录好每根测线杆的位置；

C、根据实验需要，选用多组合适的可拆卸电极与电极滑动绝缘块螺纹连接好，旋转升降控制旋钮，调整升降杆的高度，并确保每根测线杆的所有电极下端要触碰到实验槽中的介质，做好记录；

D、根据实验需要，调整好电极的位置和间距，与仪器连接好线路之后开始测量，并做好相应的记录；

E、可重复B-D，完成不同条件下实验数据的测量。

实施例1：

一种三向可控的电阻率实验电极装置，其结构如图1所示，包括测线杆1和可移动撑杆2。其中所述的测线杆1两端与可移动杆头10通过螺纹端14连接，所述的测线杆1上可根据需要放置多个能沿测线杆1水平移动的电极6。一般情况下，测线杆上只放四个电极6(其中包括两个供电电极和两个测量电极)即可满足绝大多数观测方式的普通电阻率测试。当然，如果做阵列式或其他一些特殊观测方式，可根据需要手动增加电极数。所述的可移动撑杆2上部具有卡槽4和移动板卡条18，所述的可移动撑杆2内部具有升降杆3，升降杆3可通过升降控制旋钮15在所述的可移动撑杆2上下移动，升降控制旋钮15与所述的可移动撑杆2螺纹端14连接，所述的可移动撑杆2底部具有撑杆底座12，撑杆底座12设有转轮13。

在本实施例中，所述的测线杆1具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

在本实施例中，所述的测线杆1上标有标准刻度5，总体长度要求可横跨实验槽16。

在本实施例中，所述的测线杆1标配有多根，当实验槽16过长时可同时多根测线杆1，适用于各种跨度要求的电阻率法实验槽16，测线杆1与可移动杆头10、测线杆1之间均采用螺纹端14连接，测线杆1前端为圆柱内螺纹，后端为圆柱外螺纹。

在本实施例中，所述的电极6均可拆卸，可拆卸电极11与电极滑动绝缘块21螺纹端14连接成一个整体并环套在测线杆1上，然后根据实验要求沿测线杆1水平移动来调整不同电极6的位置和间距。对于电极6与实验槽16内充填介质表面17接触上，均可利用旋转电极的螺纹(螺纹足够长)进行微调，使得电极6与充填介质表面17达到充分接触和耦合

在本实施例中，所述的电极滑动绝缘块21分为上下两端，其中上端具有绝缘、不易老化、有一定强度的特点，材料采用塑料，上端一侧有一定开口，以便安装时顺利通过导线槽，电极滑动绝缘块21下端具有导线连接钮8，具有导电、不易腐蚀的特点，材料采用金属材料；可拆卸电极11可采用铁制电极、铜制电极、不极化电极等多种材料，可根据实验要求灵活选择。

在本实施例中，所述的可移动撑杆2具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

在本实施例中，所述的升降杆3在可移动撑杆2的内部，具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

在本实施例中，所述的升降杆3上标有标准刻度5。

在本实施例中，所述的升降控制旋钮15与可移动撑杆2采用螺纹端14连接，可通过旋转升降控制旋钮15来调整测线杆1的竖向高度。

在本实施例中，所述的可移动撑杆2标配有四个，根据实验要求，可使用两个可移动撑杆2，也可同时使用四个可移动撑杆2，四个可移动撑杆2同时使用时，可通过水平移动板19两两连接。

在本实施例中，所述的水平移动板19具有强度高、耐腐蚀的特点，材料采用不锈钢材料。

在本实施例中，所述的水平移动板19上标有标准刻度5，总体长度要求可纵跨水槽16。

在本实施例中，所述的水平移动板19两端底部纵向具有长方体状凹槽，按要求需与移动板卡条18吻合，确保水平移动板19可将可移动撑杆2稳定连接；水平移动板19表面具有水平滑动卡槽20，水平滑动卡槽20为三棱柱体形状，按要求需与可移动杆头10底部的三棱柱体吻合，为确保移动过程可移动杆头10不会轻易脱离水平滑动槽2，三棱柱凹槽的倾斜角度要求60°-70°。

在本实施例中，所述的可移动杆头10形状采用上部长方体下部三棱柱体，可移动杆头10底部三棱柱体顶角角度要求30°-40°。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。