[实用新型]一种分布式海洋电法测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海洋电法测量装置，尤其是涉及一种海洋电法勘探中采用分布式的多通道同步采集数据的测量装置。

背景技术

从1987年开始，俄罗斯地质部门在海洋开展了直流电法勘探石油和硫化物矿产的工作，设计了几种最新的拖曳系统，可提供自然电位法（SP）和直流电阻率法（DC）测量。日本从1984年开始，开展了几项海洋电磁法（EM）试验，其中最大的一次是在Izu-Bonin弧进行的，从1986年到1992年，每年都围绕北西太平洋一个典型的岛弧系统进行海底EM观测，包括海底磁测(OBM)17点，海底电测(OBE)4点。Woods Hole海洋研究所，也是在这方面工作较多的机构。比如在新泽西海湾流(Gulf Stream)下布置4台OBE工作了一年，用电流计和回声仪同时进行电场和海洋测量（1993年）；设计了一套新的浅水EM装置，可以1Hz采样率记录电场水平分量、磁场矢量的变化、压力、温度和2倾斜分量等。Scripps海洋研究所、多伦多大学太平洋地球科学中心、剑桥大学一直致力于研究海洋可控源电磁法（CSEM），大约从80年代开始直到现在，研究CSEM的正、反演理论，设计用于海底探测的仪器，开展海底的试验。

上世纪90年代以来，中国地质大学、中南工业大学、长春科技大学、同济大学、浙江石油勘探处等单位加入海洋电磁研究的行列，包括大地电磁（MT）等方法，在滩海、近海地区进行了研究工作及在湖区进行了试验研究。但从总体上看，整体工作量并不很大，且都处在实验研究阶段。国内有些机构研制出了实验样机，比如国家海洋局第一海洋研究所与中国地质大学（武汉）合作，研制出了一套海洋双频激电电法探测系统，但是离生产性(或商业性)使用阶段还有一段距离，主要存在以下问题：首先，多个通道采集的信号都在一根长接收电缆内传输，而电缆的芯数和直径有一定限制，致使数据采集的通道数量受到限制。通道数量少则无法提高电法探测的分辨率，通道数量多又会给电缆的制造加工等提高难度。并且单根电缆太粗太长，在海洋拖曳作业与运输过程中难免会受到损坏，一旦损坏，其维修时间长且费用昂贵，给作业测量工作带来巨大的风险。其次，电缆一旦制造加工完成，则会有固定的数据采集通道数量与电极距，将大大限制电法测量的应用范围和减小仪器灵活性。

发明内容

为了克服现有的海洋电法测量装置存在单根长接收电缆限制采集通道数量及损坏不易维修和测量通道数量与接收电极距无法改变的不足，本实用新型的目的是提供一种分布式的海洋电法测量装置，该装置不仅能解决单根长接收电缆和数据采集通道数量间相互制约的问题，而且能方便地增减数据采集的通道数量和接收电极极距，并且电缆损坏时易于更换。

本实用新型的技术方案所依据的原理如下：

在地表任意两点A、B供电建立电场，然后在任意两点用测量电极M、N测定电位差。根据点电源电场的电位公式得到M、N两点的电位为：

（1）

（2）

其中ρ为大地电阻率，I为供电电流强度，U为M、N点的测量电位，AM、BM、AN、BN分别为电极间距。A、B在MN间产生的电位差为：

（3）

由（3）式得均匀大地电阻率的计算公式为：

（4）

其中定义为电极装置系数。

本实用新型的分布式海洋电法测量装置，包括发电机、海洋电法发送机、发送电极、一个数据采集总节点与多个数据采集子节点、PC上位机及其软件和连接于总结点与各子节点之间的电缆，所述每个数据采集子节点包括用于防水密封节点的密封舱和接收电极，发电机连接海洋电法发送机向其输入电能，通过PC上位机调节和控制海洋电法发送机产生并发送的电压、电流和频率，通过发送电极发送，PC上位机软件向接收总结点发送命令，接收总结点控制多个数据采集子节点同步采集来自接收电极的电信号，通过电缆向PC上位机软件传回采集的数字电信号。海洋电法发送机产生并发送的电压、电流和频率有不同的组合，可以通过PC上位机软件调节和控制；接收总结点不参与数据采集工作，只起到协调器的作用，在PC机数据采集显示与控制软件的命令下管理系统中各数据采集子节点的正常工作。