石墨电极测试实验
来源:本站 时间:2023-12-12 阅读:157 次
导读:

石墨电极水中测试实验

1 仪器与设备

测量设备采用重庆顶峰地质勘探有限公司生产的EDGMD-60,主要功能为: 1.地下剖面电阻率变化检测,2.近距离蓝牙无线数据传输3.远距离4G无线数据传输。

EDGMD-60主要特点:远程检测高密度电法测量系统采用全数字化自动测量,可对自然电位、漂移及电极极化进行自动补偿,仪器内部已集成60道电极转换装置,不需外接电极转换器可直接进行60道高密度电法测量;同时支持电极转换器级联扩展,最多可以扩展至300道。

2 测量原理

2.1 均质物体电阻率的测定基本原理

对于电阻率的测定,假设待测区域内,大地电阻率是均匀的。对于测量均匀大地电阻率值,原则上可以采用任意形式的电极排列来进行,即在地表任意两点(AB)供电,然后在任意两点(MN)来测量其间的电位差,根据(2.1)式便可求出MN两点的电位(图2.1)。

      image.png       (2.1)

ABMN间所产生的电位差

image.png          (2.2)

(2.2)式可得均匀大地电阻率的计算公式为

image.png                    (2.3)

式中

K=     image.png            (2.4)

 

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2.1利用四极排列测量均匀大地的电阻率

(2.1)式即为在均匀大地的地表采用任意电极装置(或电极排列)测量电阻率的基本式。其中K为电极装置系数(或电极排列系数),是一个只与电极的空间位置有关的物理量。考虑到实际的需要,在电法勘探中,一般总是把供电电极和测量电极置于一条直线上,图2.1所示的电极排列形式,称为对称四极排列。

对于均质地质体来说,上述方法可以测定其电阻率的大小(2.2)

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2.2 均匀地质体的电阻率测定曲线

2.2 视电阻率法测定理论实质

上面讨论了测量均匀大地电阻率的方法,并且推导出了电阻率的计算公式。但是,在野外实际条件下,经常遇到的地质断面在电性上是不均匀的和比较复杂的。如仍用上述方法进行视电阻率测定,实际上相当于将本来不均匀的地电断面用某一等效的均匀断面来代替,故由(2.3)式计算的电阻率,不是某一岩层的真实电阻率,而是在电场分布范围内、各种岩石电阻率综合影响的结果。我们称其为视电阻率,并用来表示,

image.png                    (2.5)

这是电阻率法中最基本的计算公式。由此可见,在电阻率法的实际工作中,一般测得的都是视电阻率值,只当电极排列位于种单一岩性的地层中时,才会测到该地层的真电阻率值。

 

3 测试过程

使用EDGMD-60设备连接石墨电极线(电极固定在电缆线上)(图3.1),连接1-30道的位置,测试电极选用四个电极完全浸泡在水中,电极号为27282930分别对应AMNB,测量采用自定义四极测量的方式,分别测量不同供电电压下,水中石墨电极测量的电压、电流、电阻率值,为了消除单次测量的带来偶然误差,本次试验每一电压值重复观测十次,采用统计学中的相对误差以及均方差来衡量测试结果的精度。

测量过程:首先准备好装满水的水桶高约50cm,把石墨电极线垂向放入水中,电极垂向极距10cm,然后把电缆线连接转换开关,开关连接主机,通过蓝牙连接安卓平板或手机,打开EMGMD2D程序,选择集中式自定义测量模式,使得A-27M-28N-29B-30对应一致,检测27-30电极相通的电阻值为600Ω左右,未浸泡在水中(相邻电极之间不通的电阻值为15MΩ),然后选择三个不同供电电压(20V150V286V)测量视电阻率值,记录对比分析。

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3.1EDGMD水中石墨电极测量

4测试结果

4.1供电电压20v

上午测量采用供电电压20v,同一数据重复测量10次视电阻率值变化,供电电压974mV,测量电流25mA,视电阻率值24Ω·m,三者稳定,变化差异在误差允许范围内(表4.1、图4.1)。

4.1供电电压为20V时测试结果表

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4.1供电电压为20V时视电阻率变化曲线

4.2供电电压150v

下午测量采用供电电压150v,同一数据重复测量10次视电阻率值变化,供电电压6069mV,测量电流161mA,视电阻率值23.6Ω·m,三者稳定,变化差异在误差允许范围内(表4.2、图4.2)。

 

 

 

4.2供电电压为150V时测试结果表

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4.2供电电压为150V时视电阻率变化曲线

4.3供电电压286v

下午测量采用供电电压286v,同一数据重复测量10次视电阻率值变化,其中测量1-5次的时候,供电电压12421mV,测量电流330mA,视电阻率值23.6Ω·m6-10次测量的时候,人为挪动了一下水下电极,电压、电流也先后对发生了变化,电阻率发生了微小的改变,变大了一点,三者稳定,变化差异在误差允许范围内(表4.3、图4.3

4.3供电电压为286V时测试结果表
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4.2供电电压为286V时视电阻率变化曲线

5结论

1.采用重庆顶峰地质勘探有限公司生产的EDGMD-60配套石墨电极在水中可以有效测量视电阻率值,测量结果稳定可靠。

2.水中石墨电极测量电阻率时,最好保证石墨电极位置的固定,即测量的时候不能人为去扰动电极的位置,否则测量结果会有微小的变化,造成测量结果的不准确。

3.供电电压增大时,供电电流也会发生变化,二者也是线性增长的关系,测量的视电阻率不发生变化。

4.在具备供电条件下,相同测量条件下,根据测量的供电电流允许的最大值,尽可能选取较大的电压进行供电测量。