發(fā)布時(shí)間：2020-12-18 06:05

　　深井觀測(cè)是與地面(海面)觀測(cè)、空中遙測(cè)遙感以及海底觀測(cè)同等重要的科學(xué)觀測(cè)方式,是解決深部資源勘探、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防等問題的重要手段。深井觀測(cè)不僅可以避免地表各種電磁干擾,還可以測(cè)量地球電場(chǎng)的垂直分量,更有利于觀測(cè)深部弱信號(hào),提高信噪比。深井長(zhǎng)周期電場(chǎng)測(cè)量,對(duì)監(jiān)測(cè)地球深部電性變化具有重要意義。但深井中的高溫、高壓、酸性腐蝕及水汽等惡劣環(huán)境,導(dǎo)致常規(guī)儀器設(shè)備無法正常工作。為此,結(jié)合深井測(cè)量的現(xiàn)實(shí)需求和難點(diǎn)問題,研究設(shè)計(jì)了基于新型電極的深井電場(chǎng)測(cè)量裝置。包括深井電極和信號(hào)采集系統(tǒng)兩部分的研究設(shè)計(jì)。主要完成了以下內(nèi)容:(1)查閱整理了國(guó)內(nèi)外深井測(cè)量和自然電場(chǎng)法測(cè)量的相關(guān)研究和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀;(2)研究分析了深井高溫高壓及酸性腐蝕環(huán)境對(duì)極化電位的影響情況,并通過實(shí)驗(yàn)得出常規(guī)電極不適合深井測(cè)量;(3)通過大量研究挑選出了適合深井環(huán)境的電極制作材料,按照兩套方案同步進(jìn)行研究制作了適于深井電場(chǎng)測(cè)量的固體不極化電極,并設(shè)計(jì)了電極安裝深井的方法和裝置;(4)根據(jù)深井環(huán)境特點(diǎn)和電場(chǎng)測(cè)量要求,設(shè)計(jì)了信號(hào)采集系統(tǒng)的整體方案,按照耐溫等級(jí)和指標(biāo)需求對(duì)電路核心器件進(jìn)行了選型,按照耐高溫、高靈敏、低噪聲、低功耗等基本要求對(duì)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氧化還原電場(chǎng)的示意圖

第2章自然電場(chǎng)法測(cè)量原理—8—圖2.2過濾電場(chǎng)的示意圖（左為下降泉電場(chǎng)，右為生生泉電場(chǎng)）接觸-擴(kuò)散電場(chǎng)：即大地內(nèi)部的各種離子在巖石與周圍介質(zhì)的界面附近的擴(kuò)散以及巖石的多孔結(jié)構(gòu)對(duì)離子吸附作用下形成的電常不同種類的巖石在應(yīng)力作用下相互接觸以及礦化溶液在巖石體由淺入深的擴(kuò)散過程中便行了自然電常按雙電層的形成機(jī)制可分為不同巖石的相互接觸和電子導(dǎo)體（礦體）與離子導(dǎo)體的接觸兩種情況。如圖2.3所示。U+0-距離+++++-----地面電位曲線礦體圍巖中的電流方向圖2.3接觸-擴(kuò)散電場(chǎng)的示意圖在實(shí)際測(cè)量過程中，一般以前兩種類型的自然電場(chǎng)影響較大，接觸-擴(kuò)散電場(chǎng)通常很弱，難以應(yīng)用，也不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。電場(chǎng)法從發(fā)現(xiàn)至今，也隨著其他各種相近學(xué)科發(fā)展不斷發(fā)展進(jìn)步。時(shí)至今日，已經(jīng)成熟廣泛運(yùn)用于資源勘探、地震觀測(cè)、地下巖石構(gòu)成等許多領(lǐng)域。

第2章自然電場(chǎng)法測(cè)量原理—9—2.2自然電場(chǎng)測(cè)量及計(jì)算方法自然電場(chǎng)法測(cè)量所需器材設(shè)備較少，操作方法較為簡(jiǎn)單。一對(duì)不極化電極與測(cè)量?jī)x器通過導(dǎo)線相連便組成了測(cè)量回路。為確保觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，測(cè)量?jī)x器要有較高的輸入阻抗。為減小極差對(duì)微弱目標(biāo)電壓信號(hào)的干擾，測(cè)量電極要用極差孝穩(wěn)定性好的不極化電極。根據(jù)測(cè)量任務(wù)的不同和測(cè)量環(huán)境的差異，通常將自然電場(chǎng)法分為電位測(cè)量法、梯度測(cè)量法以及環(huán)形測(cè)量法三種測(cè)量方式[12]。電位法測(cè)量的是以某點(diǎn)為基點(diǎn)（零電位點(diǎn)）與其他各個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的電位差。如圖2.4所示。將N電極置于正常場(chǎng)的位置不動(dòng)，該點(diǎn)要遠(yuǎn)離異常體，M極沿測(cè)線逐點(diǎn)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)簡(jiǎn)單電位差ΔVMN值。圖2.4自然電場(chǎng)觀測(cè)示意圖測(cè)量時(shí)要將N極置于遠(yuǎn)離觀測(cè)目標(biāo)的正常電場(chǎng)中，假設(shè)該點(diǎn)電位值為零。那么測(cè)量得到的電位值就是該測(cè)量點(diǎn)的電位值。電位測(cè)量的效果圖包括：等電位線平面圖、電位剖面圖以及電位剖面平面圖。在測(cè)量區(qū)域面積較大的情況下，N極可以在測(cè)區(qū)內(nèi)部選擇若干個(gè)位置作為分基點(diǎn)。但對(duì)這些基點(diǎn)電位一定要能夠聯(lián)測(cè)到總基點(diǎn)上，并將對(duì)相應(yīng)測(cè)點(diǎn)測(cè)得的電位數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)所有測(cè)點(diǎn)的電位值都能按照總基點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。梯度法不用設(shè)定基點(diǎn)（零電位點(diǎn)）而要測(cè)量?jī)蓚�(gè)相鄰測(cè)點(diǎn)之間電位差。當(dāng)測(cè)區(qū)游離電流對(duì)測(cè)量影響干擾較大時(shí)，則采用電位梯度測(cè)量，該方法可以抵消游離電流所產(chǎn)生的影響。原理是將M極和N極保持固定距離，且置于同一剖面上，不斷移動(dòng)測(cè)量。并以MN距離的中點(diǎn)為記錄點(diǎn)測(cè)量ΔVMN值。在整理數(shù)據(jù)時(shí)，要以MN距離歸一數(shù)據(jù)，整理成ΔVMN/MN形式，數(shù)據(jù)單位是mV/m。該測(cè)量方法對(duì)水平方向的電場(chǎng)變化反應(yīng)更加靈敏。環(huán)形測(cè)量一般用于勘查地下水流向，測(cè)量時(shí)，在測(cè)量點(diǎn)P布設(shè)半徑約為地下水埋


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