电阻率法常用的仪器

二、电阻率法常用的仪器

1.对电测仪器的要求

在野外测量中,视电阻率ρs是根据实测的ΔUMN和I值,用视电阻率公式算得的。因此,电测仪器的任务就是测量电位差ΔUMN和电流I。故对仪器有下列要求:

(1)灵敏度高。仪器灵敏度越高,可测的ΔUMN值越小、越精确。当ρs一定且测量条件不变时,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,减少供电电极数目,并可选用较细的导线,从而使整个装备轻便化。

(2)抗干扰能力强。仪器要求对工业电流干扰信号和各种偶然干扰具有很强的抑制能力,以保证仪器本身的高灵敏度。

(3)稳定性高。在野外工作期间,仪器应能适应各种气候条件,即温度和湿度在很大范围内变化时,仪器保持性能稳定。

(4)输入阻抗高。要在各种接地条件下保证测量所需的精度,要求仪器具有较高的内阻(又称输入阻抗)。

图1-13 自动补偿仪原理图

2.电子自动补偿仪的工作原理

电法勘探的电测仪器种类繁多,更新换代也较快,但其基本原理还是建立在电子自动补偿仪基础上。图1-13为自动补偿仪原理图。

当测量电极M、N与仪器接通后,设待测电位差为ΔUMN。仪器的输入回路中有电流i1通过,就在电阻Rλ的两端产生输入电位差ΔUλ。经放大器K放大后,在其输出端形成输出电位差ΔU出,并在输出回路中形成电流i2。i2流过负载(反馈)电阻RK时,在RK的两端产生电位差ΔUK=i2RK。于是在输入回路中有ΔUMN和ΔUK两个电位差,在接线时特意使它们在输入回路中极性相反,且输入与输出几乎同时完成。故对于放大器而言,输入的电压不仅有ΔUMN,而且还有ΔUK。另一方面,在输入电阻Rλ很大的条件下,由接地电阻RMN引起的观测误差可以忽略;i1在RK上产生的电位降很小,也可以不予考虑。因此有

由式(1-54)可见,如果设法使ΔUλ→0,则ΔUMN=ΔUK,就可以通过测量ΔUK来确定UMN。为此,采用了“自动补偿”的办法。即:只要线路中ΔUMN>ΔUK,就会有ΔUλ进入放大器,从而使输出电流i2增加,ΔUK亦随之增大。如此循环往复,直至ΔUK增大到与ΔUMN处于动态平衡,这时i2不再增加,且

可见输出电流i2与待测电位差ΔUMN有简单的正比关系(RK为固定值)。i2的大小可以直接指示ΔUMN的大小。因此,只要将串接在输出回路中的微安电流表μA的电流刻度改为相应的电位差刻度,就可以直接读出ΔUMN的数值(一般为毫伏数)。

供电电流I的测量更为简单,可在供电回路中串联一个标准电阻R0(一般为0.1Ω),用电子自动补偿仪测量供电时R0两端的电位差ΔU0,于是I=ΔU0/R0,将测出的电位差数字乘以10,得到电流I的毫安数。

3.微机电测仪

我国于1986年研制出了DWD-1型微机多用电测仪。该机由微机进行智能控制,具有自动极化补偿、自动测程选择、供电时间自动控制、直接显示等功能,能测量多种参数(自然电位、一次电位、二次电位、视电阻率、视极化率、半衰时等)。1990年10月北京地质仪器厂对该机进行了改进,批量生产出DWD-2A型微机电测仪。该机同样是由微机控制的具有增强型功能的多用途智能式电测仪。DWD-2A型测量参数多、操作简便,按一下启动开关,即可得到所需要的多种参数(如极化率一项就可得到断电后7个不同延时的极化率等)。这两种机型的仪器都具有自校程序和调试程序,使得仪器的检修极为方便。

1990年7月重庆地质仪器厂生产出DZD-1型多功能直流电法仪,可直接显示自然电位、视电阻率、半衰时等。

我国电法勘探仪器更新换代很快,正在向多功能、自动显示、智能控制方向发展。