[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

说明书

本发明公开了一种岩矿石标本电性参数各向异性观测装置与方法。本发明装置主要包括输出带宽在10^‑3Hz‑10KHz之间、采用变频序列或伪随机序列信号编码的矩形波、输出时显示相应信号输出电流的信号源；两通道同步接收系统包括X、Y两通道前置放大电路、数据采集模块、通信接口电路、上位机；信号源和数据采集模块同步；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。本发明在发、收同步的基础上，同时观测两个方向上的电性参数，从而达到快速获取观测对象电性参数。

技术领域

本发明属于固体地球物理学技术领域，具体涉及一种岩矿石标本电性参数各向异性观测装置与方法。

背景技术

岩矿石标本电性参数是固体地球物理学领域中重要基础性研究问题，岩矿石标本电性参数研究工作精细程度无论是对电(磁)法的方法研究，还是对电(磁)法的野外实践起着重要的基础性支撑作用。在涉及岩矿石标本电性参数实验工作中，国内外学者进行了大量的基础实验观测工作。在现有的观测实验中，一般的，主要利用以下几种场源对岩矿石标本的电性参数进行测定：(1)直流电信号，在获取岩矿石标本的阻抗与标本几何尺寸后，求得岩矿石标本的电阻率；(2)双频信号，用双频激电仪发收装置观测岩矿石标本幅频率(极化率)，并可计算岩矿石标本电阻率；(3)利用1Hz或2Hz或4Hz或8Hz或16Hz方波进行激励，获取岩矿石标本极化率，并可计算岩矿石标本电阻率；(4)按实验带宽要求，输出相应带宽的方波信号，观测岩矿石标本在各频点上的响应，得到岩矿石标本的谱频曲线，包括频率-振幅(相位)、频率-实(虚)分量曲线，以相应导电模型求取模型的二级谱参数。

岩层(地层)具有各向异性特征，实验中一次实验接收电极只安放在一个平面上或一个方向上，研究岩矿石标本的各向异性特征则需要多次观测实验。在多次观测过程中，由于待测对象的特殊的物理性质，会遇到以下具体问题导致观测数据的可靠度不高：(1)待测对象岩矿石标本并不是集总元件，多次观测实验中岩矿石标本的物理性质难以保持一致，特别是含水量以及受含水量影响的离子通道数在不同时间的实验中难以保持一致，导致单次观测的电性参数可信度降低；(2)多次观测中时间不一致，前后的外部条件与干扰因素各不相同，受随机干扰影响加大；(3)为了提高观测的可靠度，一般都是基于统计学原理对同类型岩矿石标本进行一定量的观测，然后统计分析其置信区域，其成果是基于统计学分布规律的成果。

发明内容

本发明的第一个目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种在发、收同步的基础上，同时观测两个方向上的电性参数，从而达到快速获取观测对象电性参数的岩矿石标本电性参数各向异性观测装置。

本发明的第一个目的是通过如下的技术方案实现的：该岩矿石标本电性参数各向异性观测装置，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。