[实用新型]一种微型双极快切无损岩石耦合智能集成电极

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种智能集成电极，尤其涉及一种微型双极快切无损岩石耦合智能集成电极。

背景技术

近年来，电阻率探测、激发极化探测在隧道、矿山、边坡、大坝等岩石工程的地质勘查、质量检查、灾害调查、环境评价等领域的应用范围逐步扩大。与其他领域的探测相比，岩石工程的电法探测中存在一些特殊问题，给电阻率与激发极化探测提出了新的技术要求。在高密度电阻率和高密度激发极化探测中，测点高达几十个甚至上百个，由于岩石较为坚硬，且导电性较差，需要针对每个测点钻孔，然后将电极放入孔中并放入泥浆等导电材料，以实现电极与岩石之间的良好耦合。特别是对于高密度激发极化方法，需要在每个测点同时布置两根电极，即金属供电电极和不极化测量电极，需要钻取两个孔，再加上灌注泥浆等耦合材料，其工作量更大，耗时更长，同时因为漏浆等原因，耦合效果往往不佳，需要在探测过程中不断的对电极进行检查和维护。在岩石工程的电阻率与激发极化探测中，钻孔与电极布置的时间占到总工作时间的百分之六十以上，研制一种无须钻孔、易于布置、智能化与集成化程度高的新型电极具有重要意义。

在岩石工程的电阻率与激发极化探测中，传统的电极存在如下问题：(1) 岩体上布置电极需专门钻孔，耗时长，工作量大，耦合效果不理想，需要提出一种无须钻孔且能够耦合良好、固定牢固的电极结构型式；(2) 对于高密度激发极化法，在每个测点需要布置两根电极，即金属供电电极和不极化供电电极，工作效率较低，需要设计一种将金属电极和不极化电极集成一体的新型电极及其对应的快速选择与切换控制装置；(3) 传统电极需要通过导线连接主机才能检测电压信号，只能依次串行测量，效率较低，需要提出一种在电极端实现电压信号检测和传输的装置，可以多个电极同时检测、并行采集，提高采集效率。为此，本实用新型提出了一种微型双极快切无损岩石耦合智能集成电极，无需钻孔，能够与岩体实现牢固固定与良好耦合，且将不极化电极与金属电极集成一体，具有不极化电极与金属电极快速切换以及测量通信功能。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种微型双极快切无损岩石耦合智能集成电极，它具有可在金属电极与不极化电极间快速切换、易于岩体面布置、且在电极端可检测电压并输出数字信号的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种微型双极快切无损岩石耦合智能集成电极，它包括主支架结构，所述主支架结构的下缘与固定端结构连接，主支架结构上端设有控制器封装盖，控制器封装盖上固定不极化电极杆和金属电极杆，控制器封装盖内封装电极控制器，所述固定端结构设有粘合层，主支架结构内由绝缘隔板分割成两个独立的电极仓，分别放置金属电极和不极化电极，电极仓内还填充有电极岩体耦合材料，电极控制器与电极连接并与主机通信。

所述主支架结构为“喇叭状”主支架结构，“喇叭状”主支架结构的下缘与固定端结构连接，所述“喇叭状”主支架结构上端设有控制器封装盖，所述主支架结构的“喇叭状”腔体由绝缘隔板分割成两个独立的电极仓。

所述控制器封装盖通过管缝丝扣结构将金属电极杆与不极化电极杆联结固定在“喇叭状”主支架结构，并将电极引出线透过预留孔接入电机控制器。

所述固定端结构包括工字骨架，工字骨架一面工字槽填充粘合层，另一面工字槽内插接主支架结构的边沿。

所述电极控制器包括电极切换测压电路和处理器，所述电极切换测压电路与处理器连接，处理器配有供电的电源，所述电极控制器的处理器接收主机“供电”或“测量”指令，发出信号使电极切换测压电路选择金属电极或不极化电极通路，处理器将采集到的电压数字信号输送主机。

所述电极切换测压电路包括电极控制继电器、逐次逼近寄存器SAR和输出缓冲器，所述电极控制继电器、逐次逼近寄存器SAR均与处理器连接，所述逐次逼近寄存器SAR与D/A转换器和输出缓冲器连接，D/A转换器与比较器负极输入端连接，比较器正极输入端输入被测电压模拟量。

所述电极岩体耦合材料是由74%的金属银粉、17%环氧树脂、9%固化剂搅拌均匀后（均为质量份数），填满仓体固化后制成，所述环氧树脂为酚醛环氧树脂，所述固化剂为YJG2015FST改性胺环氧树脂低温固化剂。

所述粘合剂涂层为固体粘合剂，固体粘合剂由重砖粘胶泥、高标号水泥合理配比而成，重砖粘胶泥、高标号水泥配比为67:33（质量比），所述重砖粘胶泥为杭州固百特建材厂生产的GBT401粘胶泥，所述高标号水泥为p.o-42.5r水泥。

所述电极控制继电器包括控制金属电极杆通路的金属电极控制继电器和控制不极化电极杆通路的不极化电极控制继电器。