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专利名称：三维高密度电法仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物探仪器，特别是涉及一种用于探测含水层的富 水性、导水断层、导水陷落柱、充水巷道和采空区的三维高密度电法仪。
背景技术：
随着矿井开采深度的增大和距离强含水层较近的煤层开采，揭露各种导
水构造以及老空区附近采掘活动的增多，突水事故频频发生，L大l此矿井水 害已成为矿井的重要地质灾害。预防发生上述突水事故需要在采掘前准确 地对煤层底板岩石的含水性和构造破坏程度进行分析，由此来预测出突水 量较大的突水点处，这样就可避免发生突水事故，至少可以避免发生灾害 性突水事故。
地下水对岩石的导电性是极其敏感的，所以电法勘探是一种探测地下水 的较有效物探方法。电法勘探中常用的物探仪器为高密度电法仪。图1为 一种已有技术的高密度电法仪结构示意图。如图1所示，这种高密度电法 仪主要包括依次相连的电测仪1、电极转换器2、多根电缆3和多个电极4。 由于这种高密度电法仪中的电极转换器2是通过多根电缆3与多个电极4 相连，即电极转换器2和电极4相距较远，因此受电缆3使用长度的限制， 测量的区域相对较小，并且现场操作过程较为繁琐，因而操作人员的工作 量较大。另外，该高密度电法仪中的电测仪1 .只能对测量数据进行记录， 待测量工作结束后其需将这些测量数据回放给PC机，再由PC机进行处理， 即这种高密度电法仪不具有数据处理功能。
图2为另一种已有技术的高密度电法仪结构示意图。如图2所示，这种 高密度电法仪主要包括电测仪5、主电缆6和多个电极7。虽然这种高密度 电法仪能够显示出测量曲线，但需在测量工作结束后在PC机卜.成图。另外， 这种高密度电法仪在测量深度较大时(一般在500米以上)，其野外操作的复杂度会大大增加，因而适用范围较小。此外，众所周知，山r人地i"
场紊乱的原因而常会导致测量数据不准，而在错误的数值下进行的任何计 算都将得出错误的结论，即可靠性差。而只要采样足够多，完全可以通过 数理统计的办法取得正确的数据。但上述两种高密度电法仪均没有配备计 算机系统，因而采样的速度都较低，所以无法进行大样本采样。 发明内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种测量速度快、可 靠性高、.测量深度较大，适用范围广，并且能够现场对测量结果进行分析 的三维高密度电法仪。
为了达到上述目的，本实用新型提供的三维高密度电法仪包括:—t机、
两个供电极转换器、测量极转换器.、两组供电电极以及一组测量电极；其
中主机包括工业计算机、供电电路、测量电路及电极转换电路，其上的直 流电源输出端连接到供电极转换器，而测量信号输入端则连接到测量极转
换器；两个供电极转换器分别通过供电电缆与主机及两组供电电极相迮， 而测量极转换器则分别通过测量电缆与主机及一组测量电极相接。
所述的两个供电极转换器相隔距离设置，而测量极转换器则设置在h 述两个供电极转换器之间。
所述的每组供电电极和测量电极至少包括16个电极。 本实用新型提供的三维高密度电法仪能够利用主机中的工业计算机^ 动进行超过5000次的大样本采样数据的记录、数理统计和判别，并能自动 进行检验，同时可生成二维或三维图形，因此测量结果准确可靠且直观。 另外，利用工业计算机中的高速数据采集卡可以提高采样数量和速度。此 外，可利用主机对供电极转换器和测量极转换器进行远程控制，因此能够 用少量的电缆控制更多的电极，从而可以增加测量范围和深度，并且提高 测量速度。另外，由于电极采用四极方式布设.，因此可使测量深度达到1000米以上，所以扩大了仪器的适用范围。

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图1为一种己有技术的高密度电法仪结构示意图。
图2为另一种已有技术的高密度电法仪结构示意图。 图3为本实用新型提供的三维高密度电法仪结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提供的三维高密度电法仪进 行详细说明。
如图3所示，本实用新型提供的三维高密度电法仪包括主机8、两个供 电极转换器9、测量极转换器10、两组供电电极11以及一组测量电极12; 其中主机8包括工业计算机、供电电路、测量电路及电极转换i乜路，K:上 的直流电源输出端连接到供电极转换器9，而测量信号输入端则连接到测量 极转换器10;两个供电极转换器9分别通过供电电缆13与主机8及两组供 电电极11相连，而测量极转换器10则分别通过测量电缆14与主机8及一 组测量电极12相接。
所述的两个供电极转换器9相隔距离设置，而测量极转换器10则设—肯 在上述两个供电极转换器9之间。
所述的每组供电电极11和测量电极12至少包括1.6个电极，可根据实 际探测情况增加其数量。
利用本实用新型提供的三维高密度电法仪探测煤层底板岩石的含水性 和构造破坏程度的工作过程如下
1、首先在待探测地区的地表面上相隔距离布设好两组供电电极11，并 将两个供电极转换器9分别放置在上述两组供电电极11的附近，然后将两 组供电电极11分别连接到相应的供电极转换器9上；之后在两组供i乜ili极 11之间的地表面上布设一组测量电极12，并将测量极转换器10放置在h述测量电极12的附近，然后将测量电极12连接到测量极转换器IO上；设
后利用供电电缆.13将主机8与两组供电电极11相连，同时将主机8上的 直流电源输出端连接到供电极转换器9上；利用测量电缆14将主机8与测 量电极12相连，同时将主机8上的测量信号输入端连接到测量极转换器10
上；
2、 通过主机8发出控制信号，选定一对供电电极11和一对测量电极 12，供电电极11不同时，则测量深度不同，而测量电极12不同时，则测 量位置不同；
3、 利用主机8将直流电源的电压输出到上述的一对供电电极11，其中
一个电极为正，另一个电极为负；
4、 利用主机8读取上述一对测量电极12的电位差及供电电流；
5、 利用主机8将直流电源的电压反向输出到上述的供电电极11;
6、 利用主机8读取上述一对测量电极12的电位差及供屯屯流；
7、 利用主机8根据正负供电时分别测量的电位差和供电电流及根据屯 极位置计算出的装置系数而计算出视电阻率；
8、 重复步骤3至7，直至达到测量次数要求，然后利用数理统计方法 对上述测量数据进行计算并分析，不但要求结果符合行业规程要求的相对 误差小于5%，而且还引入数理统计中差异系数的概念，要求测量结果整休 差异系数小于指定值。对于不符合要求的测量结果，继续重复步骤3至7， 然后重新统计，直至达到要求；
9、 重复步骤2至8以测量其他点位和深度的数据；
10、 将上述测量数据记录到主机8上的工业机算机中；
11、 利用存储在工业机算机中的专家系统软件对测量数据进行分析， 以提供辅助判别；
12、 利用主机8制作出三维等值面图及二维剖面图，以提供直观结果。
权利要求1、一种三维高密度电法仪，其特征在于所述的三维高密度电法仪包括主机(8)、两个供电极转换器(9)、测量极转换器(10)、两组供电电极(11)以及一组测量电极(12)；其中主机(8)包括工业计算机、供电电路、测量电路及电极转换电路，其上的直流电源输出端连接到供电极转换器(9)，而测量信号输入端则连接到测量极转换器(10)；两个供电极转换器(9)分别通过供电电缆(13)与主机(8)及两组供电电极(11)相连，而测量极转换器(10)则分别通过测量电缆(14)与主机(8)及一组测量电极(12)相接。
2、 根据权利要求l所述的三维高密度电法仪，其特征在于所述的两 个供电极转换器(9)相隔距离设置，而测量极转换器(10)则设置在」二述 两个供电极转换器(9)之间。
3、 根据权利要求l所述的三维高密度电法仪，其特征在于所述的每 组供电电极(11)和测量电极(12)至少包括16个电极。
专利摘要一种三维高密度电法仪。其包括主机、两个供电极转换器、测量极转换器、两组供电电极以及一组测量电极。本实用新型提供的三维高密度电法仪能够利用主机中的工业计算机自动进行超过5000次的大样本采样数据的记录、数理统计和判别，并能自动进行检验，同时可生成二维或三维图形，因此测量结果准确可靠且直观。另外，利用工业计算机中的高速数据采集卡可以提高采样数量和速度。此外，可利用主机对供电极转换器和测量极转换器进行远程控制，因此能够用少量的电缆控制更多的电极，从而可以增加测量范围和深度，并且提高测量速度。另外，由于电极采用四极方式布设，因此可使测量深度达到1000米以上，所以扩大了仪器的适用范围。
文档编号G01N27/12GK201314903SQ200820144670
公开日2009年9月23日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者徐启禄, 徐士元 申请人:天津录能泰矿用技术有限公司