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电阻率法的仪器

2024-08-28 19:13:06 编辑:join 浏览量:562

电阻率法的仪器

在电阻率法中待测参数均为视电阻率ρs值。但它不是一个直接测得值,而是根据测量相应的ΔUMN和I值用视电阻率公式算得的,故电阻率法仪器的任务便是测量电位差ΔUMN和电流I。

1.对电测仪器的要求

为了便于观测和保证精度,要求供电电源输出稳定,电压连续可调,而对接收机做以下要求:

1)灵敏度高。仪器灵敏度越高,可测的ΔUMN值越小。在ρs一定的条件下,ΔUMN与I成正比。因此,提高仪器灵敏度可减小供电电流,有利于减轻电源重量和减小供电电极数目,并可用细的供电导线,从而使整个装备轻便。

2)抗干扰能力强。仪器要求对50 Hz工业干扰信号和各种偶然干扰具有很强的抑制能力,以保证仪器的高灵敏度。

3)稳定性高。野外用的仪器要求能够适应各种气候条件,因此仪器应能在相当大的温度和湿度范围内保持性能稳定。

4)输入阻抗高。要使在野外接地条件改变的情况下仪器仍能保持所需精度,要求仪器具有较高的输入阻抗。

2.自动补偿仪及工作原理

电法勘探中常用的仪器较多,但使用较普遍的一种是具有电流负反馈的自动补偿仪。这类仪器也适用于其他各种直流电法。这里就不讨论具体线路,仅对自动补偿的原理作简要介绍。图4-68所示的是自动补偿仪的原理线路图。

图4-68 电子自动补偿(电位)仪的原理线路图

当仪器与测量电极M、N接通后,设待测电位差为ΔUMN,这时仪器的输入回路中有i1通过,并在电阻R入的两端产生电位差ΔU入,继而由于放大器K的作用,在其输出端形成电位差ΔU出,并在输出回路中有电流i2,i2流过反馈电阻RK时,使RK的两端产生电位差ΔU=i2·RK。因为上述过程几乎是同时完成的,且ΔU出与ΔU入有180°的相位差(即二者方向相反),故对于放大器而言,输入的电压就不仅是ΔUMN,而且还有ΔUK。另一方面,在输入电阻R入很大的条件下(约10~15mΩ),由接地电阻RMN引出的观测误差可忽略;i1在RK上产生的电位降很小,也可以不予考虑。因此有

ΔU入=ΔUMN-ΔUK (4-38)

由此式可见,如果能使 ΔU入≈0,则ΔUMN≈ΔUK,就可以通过观测ΔUK而确定ΔUMN。为此目的,采用了“自动补偿”方法。即:在线路中只要ΔUMN>ΔUK,就会有ΔU入进入放大器,从而导致反馈电流i2增加,ΔUK亦随之增大。如此循环下去,ΔUK便迅速趋于ΔUMN。当ΔUK增大到与ΔUMN处于动态平衡时,i2不再增加,这时

ΔUMN≈ΔUK=i2RK

因而

普通物探

即反馈电流i2与待测电位差成正比关系(RK为固定值)。所以,i2的大小可以直接指示ΔUMN的大小。为此,只要将串接在输出回路中的微安电表μA的电流刻度改为相应的电位差刻度,就能直接读出待测电位差ΔUMN的数值(一般为毫伏数)。

为了测定通过供电电极A和B送到地下的电流I,可在供电回路中串联一个标准电阻R0,用自动补偿仪测量供电时R0两端的电位差ΔU0。一般采用的R0为0.1Ω,于是根据欧姆定律I=ΔU0/R0,可将测出的电位差数字乘以10,便得到电流I的毫安数。

3.DWD-2 A微机电测仪及工作原理

DWD-2A型微机电测仪是微处理机控制的智能式电法仪器。该仪器采用直接放大式测量原理观测电位差(ΔUMN)。其结构框图如图4-69。

图4-69 DWD-2A型微机电测仪结构框图

仪器使用80C39单片机完成整机的自动控制与数据处理。仪器的输入转换开关受计算机“ΔV/I”控制信号控制(信号为零时测ΔUMN;为1时测IAB)。而“调零”控制信号控制输入短路开关,当信号为1时仪器输入短路,进行放大器零点检查;反之进入测量状态。仪器的放大电路部分由4级运算放大器组成,输入级采用前3级构成差动放大器,并将MN端输入信号与D/A转换器送来的极化补偿信号进行比较以进行极化补偿,第四级运放是增益,受计算机控制的程控放大器。该仪器极化补偿原理是:供电前测出MN间的极差(含自然电位值),然后进行A/D转换,由计算机算出其大小,再经过D/A转换、D/A反相及D/A衰减后输出补偿信号至输入级进行极化补偿。仪器通过自动供电控制电路,控制高压回路中V—MOS开关的通断以实现供电。

标签:电阻率,仪器

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