[发明专利]一种用于滑坡监测的岩土体电场传感器

说明书

本发明公开了一种用于滑坡监测的岩土体电场传感器，该传感器包括顺次连接的电极1、单芯带屏蔽电缆3、电场前置放大器单元4、多芯带屏蔽电缆5和电场信号输出单元6；滑坡孕育中大地电场微弱信号由大地电场耦合电极1输入，经单芯带屏蔽电缆3传输至电场前置放大器单元4进行放大，放大后经多芯带屏蔽电缆5传输到电场信号输出单元6将电场信号输出。与现有技术相比，本发明适用于滑坡监测或探测，具有测量稳定、结构简单、使用方便、维护成本低等优点。

技术领域

本发明属于大地物理测量领域，具体属于野外地质探测技术领域，尤其涉及一种监测或探测滑坡地质灾害的岩土体电场传感器。

背景技术

滑坡灾害监测技术是一门综合性很强的应用学科，是以工程地质学、土力学、电子学、传感器、测量学及计算机技术等多门学科交叉为理论实践基础的技术方法体系的综合应用。大地电磁法是地球物理科学中的一种探测方法，理论及反演解释成熟，仪器早已商业化并成功应用在找矿、找水、工程地质中多年。大地电磁法根据频率的高低可分为高频音频大地电磁法、音频大地电磁法、大地电磁法、甚低频超长周期大地电磁法等多种方法，分别针对不同的勘探深度和勘探目的。滑坡工程地质勘察中也经常使用高频音频大地电磁法进行勘探，将高频音频大地电磁法应用于滑坡长期监测理论上可行的，需要特别提出的是，岩石受力后首先出现一系列的微破裂，并被地下水所填充，岩石电阻率因而显著降低。实验表明，在岩石发生破裂之前它的电阻率将下降到原来的十分之一，所以将此作为研发电磁法监测滑坡孕育过程的合理性和正确性的依据之一。

一般国外的大地电磁法仪及电场传感器成套出售，在使用过程中即使仅电场传感器出现问题也需整体更换，成本高，而且国内零售市场尚无一般的国产大地电磁法仪及与之配套的电场传感器销售，更无满足探测或监测滑坡孕育的专用岩土体电磁仪及与之配套的岩土体电场传感器销售。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提供一种测量稳定、结构简单、使用方便、能满足滑坡孕育监测或探测的测量需求，且可匹配现有一般大地电磁法仪的岩土体电场传感，以降低对大地电磁法仪的使用维护成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于滑坡监测的岩土体电场传感器，包括顺次连接的电极、单芯带屏蔽电缆、电场前置放大单元、多芯带屏蔽电缆和电场信号输出单元；其中，电极用于与大地耦合，采集电场信号，并通过单芯带屏蔽电缆传输至电场前置放大单元；电场前置放大器单元对接收的电场信号进行放大，并通过多芯带屏蔽电缆传输至电场信号输出单元，由电场信号输出单元输出放大后的电场信号。

本发明符合滑坡孕育的监测或探测要求，且具有测量稳定、结构简单、使用方便等优点；同时，该传感器可匹配现有一般大地电磁法仪器，用于探测或监测滑坡地质灾害时，当需要更换大地电磁法仪配套使用的电场传感器时，可以不必再成套购买大地电磁法仪及电场传感器，仅需采用本发明的岩土体电场传感器即可，显著降低了因大地电磁法仪器配套使用的电场传感器损坏而产生的维护成本。

在实际使用过程中，电场传感器在多次使用后，会因电极腐蚀而导致所采集的电场信号的稳定性下降，通常的措施是直接更换电场传感器，但成本较高。为了进一步降低电场传感器的使用成本，本发明将前端的电极设置为可更换的连接方式，当腐蚀的电极不能稳定工作时，可随时替换，而不必更换整个电场传感器。为达到该目的，本发明采用的方案是：在电极与单芯带屏蔽电缆之间设置活动连接件，所述活动连接件的一端固定连接单芯带屏蔽电缆，另一端活动活动连接电极。其中，活动连接可采用弹簧夹或管卡连接件等实现。

进一步地，为了达到电场信号放大增益稳定、频率响应稳定，将微弱电场信号无失真的传输，本发明的电场前置放大器单元，包括外壳和信号放大电路。为不失真的放大电极所采集的电场值，并确保放大增益稳定，频率响应稳定，本发明的电场前置放大器单元的信号放大电路优选差动多级放大电路。

进一步地，为采集滑坡孕育过程中岩土体微弱大地电场值，本发明的电极为合金电极或铜棒电极或铜—饱和硫酸铜溶液不极化电极。