[发明专利]一种分布式地电场观测装置和方法

说明书

本申请公开了一种分布式地电场观测装置及方法，包括：多个相对电位测量模块，和与所述相对电位测量模块通讯连接的数据处理模块。通过相对电位测量模块测量各个观测点位相对于统一参考基准的电位差，并将测量得到的电位差数据及测量时间、位置，以自组网的方式发送至数据处理模块。数据处理模块将任意两个相对电位测量模块发送的电位差数据相减后，除以两个相对电位测量模块的距离，得到对应的两个相对电位测量模块之间的电场强度。本申请提供的分布式地电场观测装置具有功耗低以及无线传输功能，可以实现网内任意两点间的地电场强度计算，避免了长距离电缆传输对地电场信号衰减的缺陷，提高了地电场测量的准确性,实现多极距的自由测量。

技术领域

本申请涉及地电场技术领域，尤其涉及一种分布式地电场观测装置和方法。

背景技术

地电场是重要的地球物理场，以地球表层天然电场及其随时间的变化为主要研究对象，在矿产资源勘探、水文地质勘测等领域具有广泛应用。地电场观测是在指定方向、按照一定的电极极距，布设观测装置，测量该装置下两个电极间的电压及其随时间的变化，从而获得观测方向的地电场强度变化。

目前，地震地电场台站观测中使用的地电场仪器主要是ZD9A系列仪器，观测方式采用多道电极距布极，观测示意图如图1所示，观测电极主要为固体不极化电极，通常每个台站在同一方向上布设长、短不一的电极距，短极距为200m左右，长极距为短极距的1.5倍，实现6通道的自动测量。

但是，这样的地电场观测方法中，每个电极都通过长距离的电缆与观测主机相连接，需要布设多条观测电缆。长距离的电缆传输对本就微弱的电场信号造成相应的损失，造成费用高、灵活性差且测量准确性差。

发明内容

本申请提供了一种分布式地电场观测装置和方法，以解决地电场测量准确性差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种分布式地电场观测装置，包括：多个相对电位测量模块，和与所述相对电位测量模块通讯连接的数据处理模块，其中，

所述相对电位测量模块包括：主控单元和与所述主控单元电连接的地电场信号测量单元、定位授时单元、通讯单元，

所述地电场信号测量单元设有电极接口和基准接口，用于测量单点相对于统一参考基准的相对电位差；所述电极接口与不极化电极通过绝缘导线连接；

定位授时单元提供测量的精确时间和定位；

所述主控单元接收并存储相对电位差、时间和定位的数据信息；

所述通讯单元将所述数据信息发送至所述数据处理模块；

所述数据处理模块接收所述数据信息，并对所述数据信息进行处理。

可选的，相邻的相对电位测量模块之间的距离小于或等于1Km。

可选的，所述数据处理模块与相邻的所述相对电位测量模块之间的距离小于或等于1Km。

可选的，所述通讯单元为无线自组网单元，所述数据处理模块包括：相互连接的中心通讯单元和中心计算单元；所述中心通讯单元为无线自组网单元。

可选的，所述相对电位测量模块的基准接口之间通过绝缘导线连接。

可选的，所述定位授时单元为GNSS定位授时单元。

可选的，所述相对电位测量模块还包括：电源单元，所述电源单元分别与所述主控单元、所述地电场信号测量单元、所述定位授时单元、所述通讯单元连接。

第二方面，本申请实施例公开了一种分布式地电场观测方法，包括：相对电位测量模块采集各个观测点位相对于统一参考基准的电位差及对应的量测时间，形成数据信息；