[发明专利]一种岩矿石标本电性参数各向异性观测装置与方法

权利要求书

1.一种岩矿石标本电性参数各向异性观测装置，其特征在于：它包括信号源和两通道同步接收系统，信号源输出满足条件是带宽在10^-3Hz-10KHz之间，采用变频序列或者伪随机序列信号编码的矩形波输出，输出时显示相应信号的输出电流；输出电流加载至供电电极A和供电电极B上；

两通道同步接收系统包括与X通道和Y通道连接的两通道前置放大电路，两通道前置放大电路、数据采集模块、通信接口电路、上位机依次连接；信号源和数据采集模块通过有线方式进行同步；X通道与接收电极M_x、接收电极N_x连接，Y通道与接收电极M_y、接收电极N_y连接；

供电电极A和供电电极B放置在岩矿石标本的两侧；接收电极M_x、N_x和接收电极M_y、N_y分别成对设置在岩矿石标本的水平顶面和前面的同一平面上。

2.一种基于权利要求1所述岩矿石标本电性参数各向异性观测装置的观测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将采集的岩矿石标本切割成长方体形状，其长宽高几何尺寸不小于10×5×5CM；将切割后的岩矿石标本在水溶液中浸泡24小时以上，并在实验前保持1小时以上的自然风干状态；安装供电电极与接收电极之前仔细检查岩矿石标本表面是否存在水溶液，当表面存在水溶液时，用吸水纸进行擦拭；

(2)将供电电极与岩矿石标本连接并紧密耦合，以便信号源产生的激励信号均匀施加至岩矿石标本的端面上；

(3)将接收电极与岩矿石标本连接并紧密耦合，以便拾取信号；

(4)将供电电极A和供电电极B分别放置在岩矿石标本的两侧端面上，并与端面面积大小相等；将接收电极M_x、N_x放置在岩矿石标本水平顶面上，并将这两个接收电极放置在该平面的中轴线上，其中，一个接收电极放置在以岩矿石标本一侧为起点的岩矿石长度的1/3处，另一个接收电极放置在以岩矿石标本同一侧为起点长度的岩矿石长度的2/3处；将接收电极M_y、N_y放置在岩矿石标本的前面上，并将这两个接收电极放置在该平面的中轴线上，两个接收电极在该平面上的几何位置计算方法与接收电极M_x、N_x一致；

(5)检查信号源、两通道同步接收系统与上位机的连接是否正常，并开机预热观测装置；

(6)由信号源产生直流或1Hz方波信号，两通道同步接收系统采集信号，用于快速估算岩矿石标本的大致电阻率范围，从而计算信号源产生信号的最大电流强度，确保实验时岩矿石标本电性参数性质保持在线性响应区间内；

(7)实验时，由上机位记录波形信号；实验结束后由上位机根据记录的波形信号、信号源电信号类型以及信号源实时电流信息，计算出岩矿石标本电性参数。

3.根据权利要求2所述岩矿石标本电性参数各向异性观测装置的观测方法，其特征在于：当信号源为直流电信号时，观测量表征的是：岩矿石标本的直流电阻率值在两个方向上的特征表现；当信号源产生信号为1Hz或2Hz或4Hz或8Hz或16Hz波形激励时，观测量表征的是：岩矿石标本电阻率值与极化率值在两个方向上的特征表现；当信号源为双频信号时，观测量表征的是：岩矿石标本电阻率值与幅频率值在两个方向上的特征表现；当信号源为宽频带频率信号时，上位机计算获得岩矿石标本相应带宽信号激励下的频谱曲线，并根据不同导电模型，求取各导电模型的二级谱参数，形成在两个方向的频谱特征、与导电模型相匹配的各二级谱参数的各向异性特征表现。

4.根据权利要求2所述岩矿石标本电性参数各向异性观测装置的观测方法，其特征在于：

在岩矿石标本电性参数实验中，电阻率计算公式为：

式(1)中，V_i为拾取的接收电极M、N之间的电压，当V_i表示X通道上的电压时，即获取的是X平面上的电压，当V_i表示Y通道上的电压时，即获取的是Y平面上的电压；ρ_i为电阻率,并与V_i相对应，当ρ_i表示X通道上数据时，即为X平面上的电阻率值特征，当ρ_i表示Y通道上数据时，即为Y平面上的电阻率特征；I为信号源发送实时电流值；S为岩矿石标本的截面积，L为供电电极A、B之间的长度；

由两个通道获取的信息进行极化率计算时，需要区别成对的M、N电极所处平面；

由两个通道获取的信息按相应导电模型计算二级谱参数时，需要区别成对的M、N电极所处平面。