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直流电法探测装置发明专利

更新时间:2023-12-23
直流电法探测装置发明专利 专利申请类型:发明专利;
地区:湖北-武汉;
源自:武汉高价值专利检索信息库;

专利名称:直流电法探测装置

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202210524503.3

专利申请(专利权)人:长江地球物理探测(武汉)有限公司,长江勘测规划设计研究有限责任公司
权利人地址:湖北省武汉市江岸区解放大道1863号长江水利委员会设计乙楼

专利发明(设计)人:张建清,徐涛,陈爽爽,李安强,伍亮,易晨托

专利摘要:本发明提供一种直流电法探测装置,包括:电极组件及直流电法仪;电极组件包括:电极组、连接轴、滚珠、内筒、壳体及电解液;内筒套设于壳体内,内筒与壳体围设形成有第一容置空间和第二容置空间;电解液填充于第一容置空间内,电极组的一端穿设于壳体与电解液接触,电极组的另一端能够与地面接触;连接轴穿设于第二容置空间,多个滚珠围绕连接轴的轴线设于连接轴与内筒之间;直流电法仪与连接轴的两端电性连接,直流电法仪用于获取地面的电性特征,利用滚珠和内筒相配合,滚动式移动能够降低电极的移动阻力,实现快速拖拽探测,有效地提高了陆地直流电法探测的工作效率。

主权利要求:
1.一种直流电法探测装置,其特征在于,包括:电极组件及直流电法仪;
所述电极组件包括:电极组、连接轴、滚珠、内筒、壳体及电解液;所述内筒套设于所述壳体内,所述内筒与所述壳体围设形成有第一容置空间和第二容置空间;
所述电解液填充于所述第一容置空间内,所述电极组的一端穿设于所述壳体与所述电解液接触,所述电极组的另一端能够与地面接触;
所述连接轴穿设于所述第二容置空间,多个所述滚珠围绕所述连接轴的轴线设于所述连接轴与所述内筒之间;所述直流电法仪与所述连接轴的两端电性连接,所述直流电法仪用于获取地面的电性特征。
2.根据权利要求1所述的直流电法探测装置,其特征在于,所述电极组为多个,多个所述电极组沿所述壳体的轴向方向布设。
3.根据权利要求2所述的直流电法探测装置,其特征在于,所述电极组包括多个电极,多个所述电极沿所述壳体的周向方向布设。
4.根据权利要求3所述的直流电法探测装置,其特征在于,所述电极为活性炭电极。
5.根据权利要求1所述的直流电法探测装置,其特征在于,所述连接轴、所述滚珠和所述内筒均由导电材料制作而成。
6.根据权利要求1所述的直流电法探测装置,其特征在于,所述壳体由绝缘材料制作而成。
7.根据权利要求1所述的直流电法探测装置,其特征在于,所述直流电法探测装置还包括外框,所述连接轴的一端固定连接于所述外框的一侧,所述连接轴的另一端固定连接于所述外框的另一侧。
8.根据权利要求7所述的直流电法探测装置,其特征在于,所述直流电法探测装置还包括第一连接线和第二连接线,所述外框设有容纳腔,所述第一连接线和所述第二连接线分别穿设于所述容纳腔与所述连接轴的两端连接。
9.根据权利要求1所述的直流电法探测装置,其特征在于,所述电极组件为多个,多个所述电极组件沿其行进方向依次连接构建形成电极串。
10.根据权利要求9所述的直流电法探测装置,其特征在于,所述电极串为多个,多个所述电极串呈阵列布设。 说明书 : 直流电法探测装置技术领域[0001] 本发明涉及地球物理探测技术领域,尤其涉及一种直流电法探测装置。背景技术[0002] 直流电法是地球物理探测方法中的一种,在利用直流电法进行陆地探测时,常见得到布置方式是先将电极插入土体,再通过电法仪进行供电和测量,以获取地下一定深度范围内地层结构电性参数信息,数据采集完成后,将电极拔出,收线,再移至下一位置布线,再将电极插入土中与电缆连接后供电测量。将电极插入土体以及转移电机,整个过程操作较为复杂、探测效率较低。发明内容[0003] 本发明提供一种直流电法探测装置,用以解决现有技术中陆地直流电法探测工作效率低的问题。[0004] 本发明提供一种直流电法探测装置,包括:直流电法仪及电极组件;[0005] 所述电极组件包括:电极组、连接轴、滚珠、内筒、壳体及电解液;所述内筒套设于所述壳体内,所述内筒与所述壳体围设形成有第一容置空间和第二容置空间;[0006] 所述电解液填充于所述第一容置空间内,所述电极组的一端穿设于所述壳体与所述电解液接触,所述电极组的另一端能够与地面接触;[0007] 所述连接轴穿设于所述第二容置空间,多个所述滚珠围绕所述连接轴的轴线设于所述连接轴与所述内筒之间;所述直流电法仪与所述连接轴的两端电性连接,所述直流电法仪用于获取地面的电性特征。[0008] 根据本发明提供的一种直流电法探测装置,所述电极组为多个,多个所述电极组沿所述壳体的轴向方向布设。[0009] 根据本发明提供的一种直流电法探测装置,所述电极组包括多个电极,多个所述电极沿所述壳体的周向方向布设。[0010] 根据本发明提供的一种直流电法探测装置,所述电极为活性炭电极。[0011] 根据本发明提供的一种直流电法探测装置,所述连接轴、所述滚珠和所述内筒均由导电材料制作而成。[0012] 根据本发明提供的一种直流电法探测装置,所述壳体由绝缘材料制作而成。[0013] 根据本发明提供的一种直流电法探测装置,所述直流电法探测装置还包括外框,所述连接轴的一端固定连接于所述外框的一侧,所述连接轴的另一端固定连接于所述外框的另一侧。[0014] 根据本发明提供的一种直流电法探测装置,所述直流电法探测装置还包括第一连接线和第二连接线,所述外框设有容纳腔,所述第一连接线和所述第二连接线分别穿设于所述容纳腔与所述连接轴的两端连接。[0015] 根据本发明提供的一种直流电法探测装置,所述电极组件为多个,多个所述电极组件沿其行进方向依次连接构建形成电极串。[0016] 根据本发明提供的一种直流电法探测装置,所述电极串为多个,多个所述电极串呈阵列布设。[0017] 本发明提供的直流电法探测装置,包括电极组件和直流电法仪,两者电性连接,其中,电极组件由电极组、连接轴、滚珠、内筒、壳体和电解液组成,一方面,电极组的一端穿设于壳体与电解液接触,内筒也与电解液接触,滚珠设于内筒与连接轴之间,直流电法仪与连接轴的两端电性连接,以实现电流的导通,从而使直流电法仪通过电极组获取地面的电性特征;另一方面,对地面上的某一个点探测完毕后,可利用滚珠和内筒相配合,直接拖拽电极组件,带动电极组转动,使电极与下一个探测点接触进行探测,在此过程中,滚动式移动能够降低电极的移动阻力,实现快速拖拽探测,上述的两方面能够协同作用,有效地提高了陆地直流电法探测的工作效率。附图说明[0018] 为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。[0019] 图1是本发明实施例提供的直流电法探测装置结构示意图之一;[0020] 图2是本发明实施例提供的直流电法探测装置结构示意图之二;[0021] 图3是本发明实施例提供的电极组件的结构示意图;[0022] 图4是本发明实施例提供的直流电法探测装置结构示意图之三;[0023] 图5是本发明实施例提供的直流电法探测装置结构示意图之四;[0024] 附图标记:[0025] 1:电极组件;11:电极;12:连接轴;13:滚珠;14:内筒;15:壳体;16:电解液;17:外框;18:第一连接线;19:第二连接线;2:直流电法仪;3:电源升压机;4:可移动式蓄电池。具体实施方式[0026] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。“多个”是指两个或两个以上,其它量词与之类似。[0027] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0028] 在本发明实施例的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。[0030] 在现有技术中,重复的将电极插入土体以及转移电机,整个过程操作较为复杂、探测效率较低,为了简化陆地直流电法的操作过程,可以采用拖拽式探测,然而,在实际应用中,现有的陆地拖拽式探测存在较大的缺陷:一是需要向电极逐一浇水以降低接地电阻,工作量大,且水体渗透损失快,要反复浇水保持湿润,工作效率较低;二是通过电容耦合式电极与地表间耦合电容实现供电和测量,对应电极的输入阻抗极高,要求供电能量较大,耗能大,不符合野外低功耗探测的需求。综上,现有技术中的陆地直流电法探测技术存在探测工作效率低的问题。[0031] 为了解决上述缺陷,下面结合图1至图5描述本发明实施例的直流电法探测装置。[0032] 本发明实施例提供的直流电法探测装置,包括:电极组件1及直流电法仪2。[0033] 电极组件1包括:电极组、连接轴12、滚珠13、内筒14、壳体15及电解液16;内筒14套设于壳体15内,内筒14与壳体15围设形成有第一容置空间和第二容置空间。[0034] 电解液16填充于第一容置空间内,电极组的一端穿设于壳体15与电解液16接触,电极组的另一端能够与地面接触。[0035] 连接轴12穿设于第二容置空间,多个滚珠13围绕连接轴12的轴线设于连接轴12与内筒14之间;直流电法仪2与连接轴12的两端电性连接,直流电法仪2用于获取地面的电性特征。[0036] 具体地,直流电法是电法勘探方法中的一种,其作用是研究与地质体有关的直流电场的分布特点和规律来解决对应的地质问题。其原理是是以地层的导电性差异为基础,通过接入电极11向地层供入稳定电流,从而探测大地的电位和电位差信息,从而确定地层的电学特征,例如对应位置的电阻率值。[0037] 通过对不同陆地不同位置的电阻率值进行全方位探测和综合分析,达到探测地面构造的目的。[0038] 本发明实施例中的直流电法仪2可以为多通道电法仪,例如在一些示例中,选择八通道电法仪作为直流电法仪2,能够实现8个通道的直流电法数据并行测量,提高测量效率,当然,其他数量的通道亦可,此处不作具体限定,依据实际需求选择通道数量即可。[0039] 电解液16的作用是作为导电介质进行通电,在本发明实施例中,电解液16可以为硫酸铜溶液,也可以为饱和食盐水溶液,还可以为其他电解质溶液。[0040] 如图4所示,直流电法仪2与电源连接,在电源的作用下,电解液16能够发生电离,在电极11上发生氧化还原反应,以探测对应位置的的电位和电位差。其中,电源包括可移动式蓄电池4和电源升压机3。[0041] 如图2所示,内筒14与壳体15连接形成第一容置空间和第二容置空间,其中第一容置空间为封闭空间,用于盛放电解液16,在壳体15的上穿设有电极11,电极11穿过壳体15沉浸于电解液16中,实现电流的导通。其中,壳体15上设置有注液孔,用于向第一容置空间内注入电解液16。[0042] 第二容置空间为敞开结构,且是为内筒14的管内空间,其作用是为连接轴12提供安装位置,在连接轴12与内筒14之间还设置有滚珠13,一方面能够通过滚珠13实现电流的导通,另一方面能够在滚珠13的作用下,确保在内筒14和壳体15转动的过程中,位于中心的连接轴12不动,如图1所示,连接轴12的两端通过线束与直流电法仪2连接,只有保证连接轴12不动,才能有限避免线束的缠绕,线束缠绕将会在一定程度上影响探测效率。[0043] 本发明实施例提供的直流电法探测装置,包括电极组件1和直流电法仪2,两者电性连接,其中,电极组件1由电极组、连接轴12、滚珠13、内筒14、壳体15和电解液16组成,一方面,电极组的一端穿设于壳体15与电解液16接触,内筒14也与电解液16接触,滚珠13设于内筒14与连接轴12之间,直流电法仪2与连接轴12的两端电性连接,以实现电流的导通,从而使直流电法仪2通过电极组获取地面的电性特征;另一方面,对地面上的某一个点探测完毕后,可利用滚珠13和内筒14相配合,直接拖拽电极组件1,带动电极组转动,使电极11与下一个探测点接触进行探测,在此过程中,滚动式移动能够降低电极11的移动阻力,实现快速拖拽移动探测,上述的两方面能够协同作用,有效地提高了陆地直流电法探测的工作效率,特别是在堤防应急抢险情况下,能实现堤防土体结构隐患电性异常的快速捕捉。[0044] 在可选的实施例中,电极组为多个,多个电极组沿壳体15的轴向方向布设。[0045] 具体地,为了扩大电极组件1的探测范围,以实现陆地多触点的检测,如图3所示,电极组的数量可以为多个,多个电极组沿壳体15的轴向布置,例如,设置6组电极组(此处仅为举例,其他数量的电极组亦可),如图1所示,在壳体15转动的过程中,6组电极组均有一个电极11能够与地表接触,从而能够保证6个电极组的同时探测,以提高陆地探测效率。[0046] 在可选的实施例中,电极组包括多个电极11,多个电极11沿壳体15的周向方向布设。[0047] 具体地,每一组电极组均设环绕设置有多个电极11,如图2和图3所示,每一电极组包括6个电极11,6个电极11可以均匀绕设,例如相邻两个电极11夹角为60度,也可以不等间距,具体依据实际情况进行设置。[0048] 其中一个示例为:结合前述的6组电极组,如此设置,即形成36个电极阵列电极系,以尽可能多的增加探测点,即在内筒14和壳体15转动的过程中,平整地面每次能够保持6个活性炭电极11与地面接触,当电极组件1为2个时,每次能够保持12个活性炭电极11与地面接触,从而进一步提高陆地探测效率。[0049] 在可选的实施例中,电极11为活性炭电极11。[0050] 具体地,如上所述,在现有技术中,在陆地上,采用拖拽的方式进行探测时,需要向电极11逐一浇水以降低接地电阻,而且水体渗透损失快,要反复浇水保持湿润,该过程工作量大,工作效率较低,为解决这一问题,在本发明实施例中,电极11选择为活性炭电极11。[0051] 如图2所示,电极11的一端沉浸在电解液16中,另一端与陆地接触,采用活性炭作为电极11材料,活性炭电极11吸附电解液16后与接触地表发生溶液交换,产生电解液16外渗,从而使电极11与地表接触点间始终保持湿润,大幅降低电极11与地表的接地电阻值。[0052] 而且,活性炭电极11在吸收电解液16饱和的状态下,可长时间保持电极11端头湿润而无需反复补充电解液16,方便野外陆地探测的持续进行。[0053] 为了进一步增强电解液16的流通性,如图2所示,活性炭电极11可以为三角形结构或圆锥形结构,其中,尖端位于壳体15外,对应的,宽边位于第一容置空间内,即使电极11的一端沉浸于电解液16内,增大接触面积,同时,尖端外露2cm与地表耦合连接,实现电流导通。[0054] 在可选的实施例中,连接轴12、滚珠13和内筒14均由导电材料制作而成。[0055] 具体地,为了实现电流的导通,连接轴12、滚珠13和内筒14均由导电材料制作,内筒14内填充有电解液16,例如硫酸铜溶液与内筒14导电连通,内筒14通过滚珠13与连接轴12导电连接,连接轴12的两端分别通过导线与直流电法仪2连接,从而使整体实现电流的导通。[0056] 在可选的实施例中,壳体15由绝缘材料制作而成。[0057] 具体地,为了保障电解液16不泄露,且对电极11进行保护,如图2所示,在电极组件1的外围设置有有壳体15,为了不对内部的电流导通造成干扰,壳体15由绝缘材料制作,例如聚乙烯材料。[0058] 在可选的实施例中,直流电法探测装置还包括外框17,连接轴12的一端固定连接于外框17的一侧,连接轴12的另一端固定连接于外框17的另一侧。[0059] 具体地,如图1所示,为了便于对电极组进行拖拽,且方便对连接于连接轴12两端的导线进行定位和保护,还设置有外框17,连接轴12的两端固定连接于外框17的相对两侧。[0060] 在拖动外框17往前移动时,连接轴12随之平移,滚珠13带动内筒14和壳体15转动,从而带动电极11沿行进方向滚动,在此过程中,一方面能够减小电极组前进的阻力,另一方面始终保持电极11与地面始终能够有接触点。[0061] 外壳为硬质材料制作,可以为金属材料,可以为塑料,或者其他材料,具有一定硬度的材料即可。[0062] 在可选的实施例中,直流电法探测装置还包括第一连接线18和第二连接线19,外框17设有容纳腔,第一连接线18和第二连接线19分别穿设于容纳腔与连接轴12的两端连接。[0063] 具体地,如图1所示,为了实现直流电法仪2与连接轴12的连接,以实现电流的导通,外框17设有容纳腔,在连接轴12的一端连接有第一连接线18,在连接轴12的另一端连接有第二连接线19,此处的第一连接线18和第二连接线19可以为导线,其具体尺寸不作限定,依据实际情况进行设置即可。[0064] 在可选的实施例中,电极组件1为多个,多个电极组件1沿其行进方向依次连接构建形成电极串。[0065] 具体地,如图4所示,为了进一步增加与地表的接触点,可以将多个电极组件1进行串联连接,以形成电极串,在个电极组件1的内筒14和滚珠13的作用下,电池串与地面的阻力较小,即能够实现电极串的轻松拖动,以实现电极串的快速移动,从而提高陆地探测效率。[0066] 在可选的实施例中,电极串为多个,多个电极串呈阵列布设。[0067] 具体地,根据待测陆地区域的需求,可以设置多个电极串,多个电极串均与直流电法仪2连接,例如如图5所示的两串电极串,其他数量的电极串亦可,形成电极阵列,对待检测区域进行全面覆盖,进一步提高探测效率。[0068] 在电极串与地表接触时,处于硫酸铜溶液饱和状态的活性炭电极与地表始终接触,从电极11尖端缓慢析出少量硫酸铜液体,从而保持电极11与地表间耦合点湿润,减小接地电阻,确保直流电法探测数据采集过程中接地条件良好稳定。[0069] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的,本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。[0070] 最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

专利地区:湖北

专利申请日期:2022-05-13

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114966865B

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