[发明专利]三维高密度电法仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种物探仪器，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，因此矿井水 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机上成图。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，由于大地电 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，本发明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，本发明提供的三维高密度电法仪包括主机、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；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连，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上 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。

本发明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。

附图说明

图1为一种已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为本发明提供的三维高密度电法仪结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的三维高密度电法仪进行详 细说明。

如图3所示，本发明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。