高密度Schlumberger.doc

一、概述高密度电阻率法是集电剖面和电测深为一体采用高密度布点，进行二维地电断面测量的一种电阻率法勘查技术。由于它提供的数据量大，信息多，并有观测精度高，速度快和探测深度较大等特点，因此在工程地质和水文地质勘查中有着广阔的应用前景。为了充分发挥高密度电阻率法解决地质问题的能力，我公司研制成功了“四电极电法系统”的新型高密度电阻率法仪器RIS-2D分布式高密度电法仪。该仪器标准配置为60道转换开关，性能优越，可靠性极高。二、技术指标主机部分：1、输入阻抗大于100M。2 、电压测量范围：4V；精度优于0.3% ;分辨率1V。3、 电流测量范围：2A；精度优于0.5% ;分辨率1A。 4、主机最大供电电压：600V。5、 主机最大供电电流：2A。6、测量电位、电流、电阻率精度均在21个字。7、电源：12V、14AH铅酸充电电池。8、工频抑制： 优于 -80 dB。9、自电补偿方式及范围： 全量程跟踪式自动补偿。10、工作温度：-10 +50。 11、工作湿度：93RH(+40)。12、重量：约6.5Kg。电极转换器部分：1、 道数:60道。2、 供电电压：600V。3、 供电电流：2A。4、工作装置：温纳、施伦伯格。6、仪器耗电不大于250mA(静态)。三、仪器介绍 3.1、RIS-2D系统组成 图3.1RIS-2D分布式高密度电法仪数据采集系统是由测量主机、笔记本电脑、分布式测量电缆（带电极转换小盒）供电电源、铜电极等组 成。 3.2.1、RIS-2D主机 RIS-2D 是由安装在笔记本电脑里的控制软件来控制的。连接方式非常方便，用一根USB连接线连接上即可。如图3.2.1 图3.2.13.2.2、RIS-2D主机面板介绍 图3.2.2 中各标号所对应的部件名称如下：1 主机电源指示灯（红色）。2 供电保险（2A）。3 RIS-2D分布式电缆电源指示灯（绿色）。 4 主机电源开关。5 RIS-2D主机与笔记本电脑连接插座、主机充电插座。6 供电高压源输入插座，最高不超过+600V。7 分布式电缆线连接插座。8 高压开关。9 RIS-2D分布式电缆电源开关。3.3 RIS-2D 分布式电缆 图3.3 分布式测量电缆不仅仅是起到电极连接作用,还具有电极转换控制功能,电缆结构见。每串电缆上具有12个园管形电极转换器小盒端头是电连接点，由此连接测线上的电极。 每个电极转换盒之间是等距的,一般为5米。其设计特点是电极转换器不是集中组装在一个机箱中，而是化整为零地以单个电极盒的结构形式与电缆“嵌接”一体，故称之为分布式测量电缆，与RIS-2D分布式高密度电法仪组成了分布式高密度数据采集系统。每个电极转换盒实际上是一个“4入1出”式结构的转换开关，在自带的微处理器的程控作用下, 接受并执行测量主机发来的命令码，准确而同步地将指定电极分别转接到A，B，M，N 四母线上去。每串电缆结构完全相同，所有的电极转换小盒设置固定的地址编号，各串的前后位置没有固定的规定，可随意串接并自动排序编址,控制准确灵活，设备精简，野外施工方便。3.4 RIS-2D系统的供电电源 本系统有两种类型的供电电源：(1). 低压直流电源。 采用12V全密封免维护铅酸蓄电池,为RIS-2D系统提供电路工作所需的直流电源；(2).高压直流电源。 是大地建立人工电场时所需的大功率直流电源（电压：200600VDC，电流：02A ），可采用全密封免维护铅酸蓄电池组成的电池箱，也可将汽油发电机的交流电经整流后产生。该电源箱具有高、中、低 多档输出端子，如：25V，50V，100V，200V，300V，400V，600V等。以方便供电电流的调节。3.5 RIS-2D系统的电极 RIS-2D系统使用的是铜电极，长 300 mm,直径 12 mm ; 电极下端为圆锥状，便于打入地面内，上端铆接一个电极卡子方便直接卡在电缆的电极连接小盒上。见所示。四、使用方法RIS-2D分布式高密度电法仪是结合笔记本电脑一起使用的一套电阻率采集系统。连接示意图如下：图4.1通过笔记本电脑里安装的“RIS-2D分布式高密度电法数据采集系统”控制RIS-2D分布式高密度电法仪主机，主机在控制各个分布式电极来达到我们各种工作方式的要求。首先打开主机电源，再打开电极电源，一般仪器要有2分钟左右的稳定时间。1、 RIS-2D分布式高密度电法数据采集系统打开RIS-2D分布式高密度电法数据采集系统如图：图4.2窗体最上面一行为主菜单，包括【文件】、【设置】、【测量】、【调试】第二行为常用的测量按钮。中间区域为显示测量数据。最下面的状态条里分别显示了软件名称：RIS-2D分布式高密度电法数据采集系统和公司名称。还有No：*和T:*；No：*是当前正在测量的第多少组数据，T：*是总共要测量的数据组数。 下面分别介绍软件的主菜单：1、【文件】 鼠标单击【文件】，出现下拉菜单，【新建文件】、【打开文件】、【退出】三个选项，如果不新建文件或不打开文件的话，菜单【设置】、和测量里的选项是不能被选中的。所以工作的第一步要新建一个文件，或是打开一个已经建好的文件，注意一定要是*.RIS文件。否则会出现错误。选择【新建文件】，鼠标单击后会出现如下对话框：图4.3选择文件路径，输入文件名后，电极【保存】即可创建一个项目。选择【打开文件】，鼠标单击后出现如下对话框：图4.4鼠标单击要选择的文件，在点【打开】，即可打开想要的项目，打开项目后，其工程参数是不能修改的。2、【设置】 在新建文件或打开文件之后，鼠标单击【设置】菜单会出现一个下拉菜单，有【工程设置】和【电极排序】两个选项，在用鼠标单击【工程设置】选项会出现如下对话框：图4.5此界面为工程信息，可以在此处输入客户名，工程名，站点，方位角，备注；鼠标单击【测量模式】会出现如下对话框：图4.6此界面为测量参数设置界面，在这里可以设置测量模式，可以设置串口（本仪器使用的是USB转串口的数据线，所以要设置串口）要设置串口可以在控制面板的设备管理器里面看“端口（COM和LPT）“它的串口设置的是串口几这里就设置串口几，下面还有供电时间，供电次数，一次场延时，断电时间，注意在这里设置的时间都是仪50Ms为最小单位的，也就是设置的时间为50的整倍数。供电时间盒断电时间最大是15秒，一次场延时最大是5秒本仪器的测量速度是250Ms测量一个数据，所以供电时间要比一次场延时最少大出500Ms用鼠标单击【电极设置】，会出现如下对话框： 图4.7在这个对话框里可以输入使用的电极个数，极距以及测量的层数。但是要注意本仪器的电极个数最大是60，极距最大是5米，测量的层数要看你的电极个数来定，假设电极个数为n根，则如果是四电极的测量装置的话，其最大层数=（n-1）/3;如果是三电极的测量装置的话，其最大层数=（n-1）/2;设置完这些参数，检查无误之后，鼠标单击【确定】电脑会把刚设置好的参数数组传输到RIS-2D分布式高密度电法仪里面。传输完毕后会出现一个提示对话框，鼠标单击【确定】即可。 工作数组传输完毕之后，选择【工程设置】菜单的【电极排序】这一步是把电极的ID按我们连接的顺序排列出来，这里大概要510秒的时间。排序成功或失败都会有相应的提示对话框出现。鼠标单击【确定】即可，如果提示失败，有可能是电源没打开或是参数设置的不正确，或是仪器的别的故障，请排查有在重复上面的所有步骤。3、【测量】 这创建文件，设置工程参数并传输给RIS-2D分布式高密度电法仪以及电极排序都成功的前提下：我们就可以开始测量了，鼠标单击【测量】菜单会出现下拉菜单有【单点测量】、【连续测量】、【暂停】、【停止】。这里的按钮功能和主程序串口的第二行按钮功能是一样的 图4.8第一个按钮是连续的向上测量，第二个是单步的向上测量，第三个是单步的向下测量，第四个是连续的向下测量第三个按钮和第四个【单点】功能是一样的，第四个和第六个【测量】一样的功能，【暂停】是工作暂时停止在点击相应的按钮还可以回复原来的工作，【停止】是完全放弃刚才的工作重新开始。这些按钮功能都会有相应的提示对话框，提示功能的实现。4、【调试】 鼠标单击【调试】菜单，会出现下拉菜单，【定点测量】、【安装调试】和【错误信息】。鼠标在单击【定点测量】会出现如下对话框：图4.9要想实现定点测量的功能，首先要完成工程设置把工作数组传输到RIS-2D分布式高密度电法仪，在完成电极排序后，根据电极排序的次序，还设置AMNB电极，来完成定点测量的功能，比如，我想让前四个电极来完成定点测量我就可以这样设置A 1 ; M 2 ; N 3 ; B 4 ;(电极的顺序是从主机方向开始数的)设置好后鼠标点击【测量】，测量完成后所测量的数据会显示在上面的一次电位和供电电流等的位置。 【安装调试】是为制作仪器是设置的，所以我们用户不需要过多的了解它的功能。 【错误信息】是在测量出现异常是，用户可以通过把这些错误信息提示给我们厂方，由我们来判断仪器是什么地方出现问题，好及时的问客户提供保证。五、仪器的数据介绍图5.1本仪器的数据保存在我们创建的文件*.RIS文件里。可以用记事本或是word来打开或编辑。实际数据格式和*.Dat是一样的。六、工作方式介绍：.温纳方式它的电极排列规律是（对于60道）：A，M，N，B（其中A，B是供电电极，M，N是测量电极），AM=MN=NB为一个电极间距，随着间隔系数（即层数）n由n（MIN）逐渐增大到n（MAX），四个电极之间的间距也均匀拉开。该装置适用于固定断面扫描测量，其特点是测量断面为倒梯形，电极排列如下： A M N B 设电极总数60，n（MIN）=1，n（MAX）=16，每步电极转换的规律如下所述：首先，n=n（MIN）=1，测量数据为57个：第一步： A=1#，M=2#，N=3#，B=4#；第二步： A=2#，M=3#，N=4#，B=5#；第五十七步： A=57#，M=58#，N=59#，B=60#；接着，n=n+1=2，测量数据为54个：第一步： A=1#，M=3#，N=5#，B=7#；第二步： A=2#，M=4#，N=6#，B=8#；第五十四步: A=54#，M=56#，N=58#，B=60#；最后，n=n（MAX）=16，测量数据为12个：第一步： A=1#，M=17#，N=33#，B=49#；第二步： A=2#，M=18#，N=34#，B=50#；第十二步： A=12#，M=28#，N=44#，B=60#；显然，对应每一层位（n）的测量数据个数=（60-n3），如果n=116，16个层位全部测量得到的完整的一个剖面，数据总数应该是552个。当实接电极数给定时，每层剖面上的测点数和断面上的总测点数由下式确定：DnPsum（Pa1）n其中 n剖面层数； Psum实接电极数（测线上电极总数）； Pa装置电极数（温纳、装置、装置Pa=4）； Dn剖面n上的测点数。例如，对温纳，电极数Pa=4，设测线上电极总数Psum=60，剖面层数为16，每层剖面上测点数：Dn=60（41）n第一层：D1=6031=57；第十六层：D16=60316=12断面上总的测点数=16*（D1+ D16）2 552如果设定的层数为15，则断面上的总测点数15*( D1D15)540此公式也适用于装置，装置。2.施伦伯格方式测量过程类似于温纳装置，但在整个测量过程中MN固定为一个点距，AM和NB的距离随间隔系数逐次由小到大变化。电极转换规律如下第一层第一步： A=1#，M=2#，N=3#，B=4#；第二步： A=2#，M=3#，N=4#，B=5#；第二层第一步： A=1#，M=3#，N=#，B=#；第二步： A=2#，M=4#，N=#，B=#； MN的点距始终为，AM 、NB的点距由 数据按间隔系数由小到大的顺序分层存储，结果为倒梯形区域。七、使用仪器的注意事项：1、 我们不能一开始就把供电电压加的过大，因为我们不了解电极的接地情况，所以我们要现从小电压开始测量。2、 电极线盘起放置的时候