[发明专利]一种双通道交流地电阻率观测系统和观测方法

说明书

本发明公开一种双通道交流电阻率观测系统和观测方法，观测系统包括交流稳流电源、地电阻率仪和观测装置。其中，地电阻率仪为双通道交流地电阻率仪，用于对交流供电电流和观测装置感应产生的人工电位差信号进行采集和处理，通过自标定后并计算得到地电阻率；观测装置包括供电极和测量极，交流稳流电源与双通道交流电阻率仪内部的直流稳流电源模块为供电极供电，测量极之间的电位差即观测装置因供电而感应产生的人工电位差。本发明采用外部提供交流电的方法，交流的频率可控，可避开干扰频段；利用直流校准标定，消除了相位影响，提高了地电阻率的测量准确度；采用高精度模数转换器与数字滤波技术，进一步提高了地电阻率的测量精度，可记录地电阻率的微弱变化。

技术领域

本发明涉及地球物理探测技术领域，尤其涉及一种双通道交流电阻率观测系统和观测方法。

背景技术

在地震前兆监测领域的地电学科中，目前，我国地电阻率测量仪均为直流地电阻率仪，包括ZD8B、ZD8BI、ZD8M等，对外供电的设备为直流稳流电源，通过获取人工电位差与输出电流的大小最终计算得到被测点的地电阻率值，在低频干扰小的区域，直流地电阻率仪起到了很好的监测效果。

随着我国国民经济和社会的发展，地电阻率观测受到越来越多的电磁干扰，导致观测数据出现较大幅度的变化，严重影响了对地震异常信息的识别。现在国内一些主要的大中城市都在建设或筹建城市地铁，观测环境已经不满足《地震台站观测环境技术要求(第2部分)：电磁观测》(GB/T 19531.2-2004)(钱家栋等，2004)的要求，严重影响了城市附近的地电阻率观测，许多地电阻率观测台站不得不选择搬迁和重建。

为了解决城市的快速扩张对地电阻率观测的干扰问题，出现了地电阻率的交流观测方法和交流观测系统，该方法利用低频交流电场与直流电场具有相似特性的特点，采用与直流电法相同的观测方法进行地电阻率低频交流观测。与地电阻率直流观测相比，由于采用了特定频率的信号进行观测，可以抑制观测频点信号以外的电磁干扰，在具有较强干扰背景的测区仍能得到较高的信噪比，从而大大提高观测数据精度。

2012年开始，在中国地震局基本科研业务专项的支持下对地电阻率交流观测方法开展研究，研制了交流观测系统样机，并在受地铁干扰严重的江苏江宁地震台进行了实际的观测试验，试验结果表明该观测系统能够达到抗干扰目的，提高观测精度。通过多个台站的连续几年的试运行，发现交流地电阻率的测量结果与直流地电阻率测量结果的变化趋势具有完全的一致性，且测量精度有所提高，测量方差减小。

但由于大电流交流信号在传输过程中易受布线互感以及地下非纯阻性介质的影响，导致交流地电阻率测量结果与直流地电阻率有着一定的偏差，且偏差的大小在不同的测点因其布极走线的不同及地下介质的不同而不同。即是说，交流电的传输还与相位有关系，电流与电压不会同步，波形有错位也就是相位有变，相位的变化与布线方式以及地下介质的特性有关，相当复杂。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种高精度双通道交流电阻率观测系统和观测方法，采用直流校准的方法，消除相位影响，提高地电阻率的测量准确度。

本发明一方面提供一种高精度双通道交流电阻率观测系统，包括交流稳流电源、地电阻率仪和观测装置，其中，

所述地电阻率仪为双通道交流地电阻率仪，用于对所述交流稳流电源供电电流与观测装置感应产生的人工电位差进行采集和处理，通过自标定后计算得到地电阻率；

所述观测装置包括供电极和测量极，所述交流稳流电源与所述双通道交流电阻率仪内部的直流稳流电源模块为所述供电极供电，测量极之间的电位差即是所述观测装置感应产生的人工电位差。

作为其中一个优选实施例，所述双通道交流地电阻率仪包括供电切换单元、电流采样单元、双通道测量单元、数据处理单元、主控单元和自标定单元，其中，