电阻率法跑极装置实验报告

㈠ 测量fe-cr-al丝的电阻率的设计实验的实验报告

四端接线法

㈡ 电阻率剖面法二级装置的原理

建议这样考虑：
当B极的选点符合“B极在M点产生的电位......相对于A极在M点所产生的电位可以忽略不计时”，
被测对象的电阻率p，仅与从A点流入的电流大小i，和AM之间的距离d，以及此时M点的电位v，有关。
其中i、d可以已知，v可以通过图中的电压表获得---它等于MN之间的电位差，而N点的选择要符合“A极在N点所产生的电位相对于A极在M点所产生的电位可以忽略不计......”
当以上的两个“忽略不计”的程度确定以后（比如达到1/10或1/100时），B极和N点也会落在被测对象的相应位置上。

㈢ 电阻率法的常用电极装置类型

供电电极、测量电极的排列形式和移动方式称为电极装置（简称装置）。

在电法勘查中，为了解决不同的地质、环境问题，常采用不同的装置。目前常用的电阻率装置类型有电阻率剖面法和电阻率测深法。

电阻率剖面法简称为电剖面法。它包括许多分支装置：二极装置、三极装置、联合剖面装置、对称四极装置和偶极装置等。这些装置的共同特点是装置形式（电极排列方式）和装置大小在工作过程中始终保持不变，将整个装置同时沿着测线移动，逐点观测电位差ΔU、供电电流I，并计算出视电阻率ρ_S。ρ_S随测点位置的变化曲线——ρ_S剖面曲线是地下一定深度内沿观测剖面水平方向地电断面特征的反映。

电阻率测深法简称电测深法。电测深法的电极排列方式也有许多种，应用最多的是对称四极测深法。其视电阻率ρ_S的表示式与对称四极剖面法相同。

电测深法的装置特点是保持测量电极MN的位置固定，在依次增大供电电极距的同时，逐次进行观测。但是，在实际工作中，由于AB极距不断加大，若MN的距离始终保持不变，则ΔU将逐渐减小，以至于无法观测。因此，随着AB极距的加大，需要适当地加大MN距离，以保证顺利进行观测。通常要求满足以下条件

环境地球物理学概论

视电阻率随供电电极距变化的曲线——ρ_S电测深曲线反映了地下不同电性的岩层随深度的分布情况。

㈣ 　电阻率剖面法

10.3.1基本原理

电阻率剖面法（Resistivity Profiling）是以地下岩（矿）石电阻率差异为基础，人工建立地下稳定直流或脉动电场，按某种电极装置形式保持电极距不变，沿测线逐点观测，研究某一深度范围内岩（矿）石沿水平方向的电阻率变化，以查明矿产和研究有关地质问题的一组直流电勘探方法。

电阻率剖面法的视电阻率公式为

地质灾害勘查地球物理技术手册

式中：K为装置系数；V_MN为观测电极MN间的电位差；I为AB电极供电电流。

地质灾害勘查地球物理技术手册

10.3.2观测方法

地形和勘探目的不同，电阻率剖面法可采用的装置形式不同，表10-4为常见剖面装置及其特征一览表。

10.3.3技术要求

为使探测对象在观测结果中得到明显反映，电阻率剖面法的工作设计必须满足下列地球物理前提：①探测对象与围岩或其他地质体之间存在明显的电阻率差异；②探测对象相对其埋深具有一定的规模；③探测对象的视电阻率异常能从干扰背景中分辨。

在地质条件或地球物理前提不具备的地区，不得布置电法剖面工作；在地质条件具备而地球物理前提不明、方法有效性不肯定的测区，开工前应做电阻率剖面法试验。

遇下列复杂条件时，一般不布置电阻率剖面法工作：①地形切割剧烈，悬崖峭壁，河网发育以及通行困难地区；②覆盖层厚度大或地表盐渍化，电阻率低，形成低电阻层的屏蔽效应而无法可靠观测信号的地区；③无法避免或无法消除工业游散电流干扰的地区；④接地电阻过大，又无法改善接地条件的地区，如大面积砾石分布区、风化石堆积区、地表冻土达1～2m的地带。

表10-4常见电阻率剖面装置及特征一览表

10.3.4成果表达形式

（1）电参数剖面图：反应异常变化的幅度；

（2）综合剖面图：含解释推断成果；

（3）剖面平面图：研究异常的平面分布特点；

（4）等值线平面图：可供研究异常平面分布特点，但是联合剖面和偶极剖面不宜采用；

（5）综合平面图：研究测区中物理场性质，揭示地质控制因素；

（6）推断成果图：一套全面反映地质成果的图件。

10.3.5资料解释原则

（1）掌握当地的地质及物性资料；

（2）充分研究已知点异常特征，从已知到未知进行解释；

（3）以定性解释为主，确定异常性质（低阻或高阻异常），结合当地条件，阐明异常的地质因素；

（4）在充分研究点异常特征的基础上，分析有关定性图件，进行面上研究，掌握异常发育规律；

（5）在有条件的地方，对反应较好的曲线可进行定量解释；

（6）应对解释结果的可靠程度进行论证。

10.3.6仪器设备

电阻率剖面法仪器设备见表10-2。

㈤ 高密度电阻率法

高密度电阻率法的理论基础与常规电阻率法相同，所不同的是方法技术。该方法实际 上是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十根至上百根）置于观测剖面的 各测点上，然后利用程控电极转换装置和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采 集，当把测量结果送入微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示 结果。显然，高密度电阻率勘探技术的运用与发展，使电法勘探的智能化程度向前大大迈 进了一步。

高密度电阻率法的主要优点有：电极布设是一次完成，为野外数据的快速采集和自动 或半自动化测量奠定了基础；能自动进行多种电极排列方式的扫描测量，从而获得较丰富 的地电断面结构特征和地质信息；野外可对资料进行预处理并显示剖面曲线形态，还可自 动绘制和打印各种成果图件；与传统的电阻率法相比，具有成本低、效率高、信息丰富以 及解释方便等优点。

我国在20世纪80年代后期，地矿部系统率先开展了高密度电阻率法的应用与研究，从理论与实际相结合的角度，进一步探讨并完善了该方法的理论及有关技术问题，研制成了约3～5种类型的仪器。近年来，先后在重大场地的工程地质调查、坝基及桥 墩选址、采空区及地裂缝探测等众多工程勘查领域取得了明显的地质效果和显著的社 会经济效益。

（一）高密度电阻率法的装置

1. 三电位电极系

三电位电极系是将温纳四级（即当AM＝MN＝NB＝a时的对称四极装置）、偶极及微分装置按一定方式组合后所构成的一种测量系统。该系统在实际测量时，只需利用电极 转换装置将每相邻的四个电极进行一次组合，从而可在一个测点便可获得三种电极排列的 测量参数。三电位的电极排列方式如图4-20所示。为了方便，将上述三种电极排列方式 依次称为α排列、β排列和γ排列。

根据三电位电极系的特点，视电阻率参数的计算公式依次为

勘探地球物理教程

图4-20 三电位电极系排列方式 点距x＝1m，极距a＝2x，隔离系数n＝2

勘探地球物理教程

式中：a为三电位电极系的电极距。当点距为x时，a＝nx（n＝1，2，3，…，15）。显然，由于一条剖面地表测点总数是固定的，因此，当极距扩大时，反应不同勘探深度 的测点数将依次减少。若将三电位电极系的测量结果显示于测点下方深度为a的位置 上，于是整条剖面的测量结果便可以表示成一种倒三角形的二维断面的电性分布（图4-21）。

三电位电极系的野外观测结果除了可以绘制相应电极排列的视电阻率断面图外，根据需要还可以换算比值参数λ和T，并可绘制这两种比值参数的断面图。λ参数的换算是以 联合三极的观测结果为基础的。表达式为

勘探地球物理教程

式中：ρ_S（i）及ρ_S（i＋1）分别表示剖面上相邻两点的视电阻率值。

另一个比值参数是直接利用三电位电极系的测量结果，并将其加以组合而构成的，其计算公式

勘探地球物理教程

式中： 分别为β和γ电极排列的视电阻率值。

图4-21 高密度电阻率法测点分布示意图

图4-22是同一地电模型上视电阻率参数和比值参数（λ）的计算结果。从图可以看出，在该地电模型上，视电阻率断面图只反映了基底的起伏变化，基岩中的低阻体反应得 并不清楚，而比值参数（λ）断面图不但反映了基底的起伏，同时也反映了基岩中的低阻 体。由此可见，比值参数（λ）对低阻体比视电阻率参数反应灵敏。

图4-22 在同一地电模型上方视电阻率参数 及视比值参数λ的断面等值线图

图4-23是一高阻地电模型上视电阻率断面的比值参数（T）断面的正演计算结果。由图可看出，视电阻率参数对高阻凸起的地电模型反应得并不明显，而T参数却反应得 十分清楚。由此说明，比值参数（T）对高阻体反应灵敏。

图4-23 在同一模型上方视电阻率参数及 及视比值参数T断面等值线图

2. 温纳—施伦贝尔热装置（DUK—2测量系统）

高密度电阻率法除采用三电位电极系外，原则上讲电阻率剖面法中所采用的装置形式都可以用于高密度电阻率法，但考虑到高密度电阻率法的特点和工作方便，采用较多的还 是以四极为基础的方法。

（1）温纳—施伦贝尔热装置

此种装置是温纳装置和施伦贝尔热装置的结合，即在整条剖面测量中MN要由小 到大变化几次，但在MN为某一固定值时，A，B按施伦贝尔热(1)方式移动。这种装置 适用于固定断面扫描测量，测量断面为倒阶梯形。其电极排列和测量分布如图4-24 所示。

图4-24 温纳—施伦贝尔装置测量断面示意图

（2）施伦贝尔热(1)

该装置适用于变断面连续扫描测量，测量时，M与N先不动，A逐点向左、B向右移动固定距离，然后M与N向右移动一个电极距并固定，A与B逐点向左、右移 动，移动的距离与第一个M与N位置所移动的距离相同。该种测量方式即相当于测深 剖面测量。整个剖面结束后得到矩形断面。其电极排列和测量分布如图4-25（a）所示。

（3）施伦贝尔热(2)

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。该种测量方式数据按间隔系数由小到大的顺序分层 存储，断面图为倒梯形。其电极排列和测量分布如图4-25（b）所示。

图4-25 施伦贝尔装置测量断面示意图

（二）高密度电阻率法的应用

对于主要应用于工程与环境地质调查中的高密度电法而言，按地质任务给出的测区往往是有限的，施工者只能在需要解决工程问题的有限范围内布设测网。

高密度电法野外数据采集方式主要有两种。一种是地表剖面数据采集方式；另一种是井中电阻率成像的数据采集方式。而后者又包含有单孔和跨孔式两种。跨孔式采集方式与 测网的布设关系密切，实际工作中应注意。

高密度电法的测点布置是受地表电极总数控制的。对于常规排列，随着隔离系数的增大，测点数便逐渐减少，当n在1～15之间变化时，对于60路电极而言，一条剖面的测 点总数可由下式计算：

勘探地球物理教程

显然，n＝1，N₁＝57，N₁₅＝15，即a＝15△x时，最下层的剖面长度为L₁₅＝15·△x。测 点在断面上的分布呈倒三角形状，见图4-21。

1. 采空区探测

石—太高速公路山西平定境内遇有矾士矿采空区，由于工程治理的需要，在施工前必须查明其空间分布和规模。

探测区段地质情况较为简单，其上部为第四系覆盖层，以黏土为主，电阻率为20～ 30Ω·m，厚度0～10m不等。底部石炭系，以粉砂岩和泥岩为主，电阻率为50～100Ω·m，厚度较大。采空区由于坍塌、充填物松散、潮湿或充水，电阻率与围岩相比差异较大，呈 低阻特征。其中3号采空区采用旁柱式开采，截面积较大，坍塌也更严重，埋深大约为 20m。工区居民建筑稠密，地表条件复杂。

由于地形地物条件复杂，故采用非正规测网，在120m×100m的范围内共布设12 条测点。点距2m，极距a＝（1～16）x。野外测量采用由原长春地质学院研制的 HD—1型高密度工程电测系统。将一条剖面所采集到的552个数据绘制成断面等值线 图，如图4-26所示。该图为3号采空区Ⅰ线、Ⅱ线的高密度测量结果。由图可见，除 地表局部地形和电性不均匀体形成的向上开口的“V”字形干扰异常外，在其深部（39 点下方）有一低阻闭合圈异常，范围较大，相应埋深也较大，与正常背景电阻率相差 仅10Ω·m。不难看出，该异常对应于采空区位置，在相邻测线上连续出现了类似性质 的异常，且深度大同小异。利用高密度测量结果，结合钻探资料，最后圈定了采空区 平面分布。

2. 地裂缝的探测

近年来，在西安地区出现了多条地裂缝，严重破坏了地面及地下各种建筑设施。因 而，查明地裂缝的存在、走向及延伸，对西安地区的城市规划和建设有重要意义。由于地 裂缝具有宽度极小、埋深变化较大、走向延伸较长等特点，要查明其平面分布和产状，常 规物探方法效果不理想。

西安三环路西段地区地层主要为亚黏土和黄土，其电阻率均较低，仅为16Ω·m左 右，地裂缝为高阻空裂带，宽度较小，仅几厘米。

图4-26 山西平定某采区Ⅰ、Ⅱ线高密度ρ_S断面图（单位：Ω·m）

在需要进行地裂缝探测的剖面上，选取点距x＝0.5m，极距a＝n·x（n＝2，3，4，…，19），共选取19个电极距，供电采用了发电机，最大供电电流3A，保证各测点读数大于 10mV。对异常点及突变点均进行重复观测，以确保数据可靠。

图4-27为西安市旅馆村采用高密度电阻率法探测地裂缝的实验结果，该区地层主要 为亚黏土及黄土，其电阻率均较低。由图可见，地裂缝位于24～31号点之间，由主裂缝 F₁和次裂缝F₂组成，主裂缝F1由20Ω·m等值线圈闭，产状近乎直立，裂缝宽仅1cm。裂缝F₂最高电阻率19.6Ω·m，产状直立，略西倾。从上述结果可见，高密度电阻率法 在西安市地裂缝探测中取得令人满意的地质效果。

图4-27 西安市地裂缝高密度电阻率法探测的ρS断面图（据刘国兴，2008）

㈥ 高密度电阻率法中的偶极偶极装置

ABMN的排列方式测量

㈦ 电阻率法野外工作的几个问题及电阻率剖面法的应用

1.2.5.1 电极的接地电阻

在电阻率法中，用A、B、M、N电极与大地相接，以进行供电与测量。电极的接地电阻是指从电极表面到大地无限远处所呈现的电阻。在实际工作中，总是希望接地电阻尽可能小些。AB电极接地电阻小，可在一定的供电电压下供较大的电流，而MN电极接地电阻过大，将使观测误差增大。

现来计算图1.2.24所示半球形电极的接地电阻。设电极半径为r₀，与大地电阻率ρ相比，电极本身的电阻率很小，可看作等位体。以电极中心为球心，画一系列的半球面，每相邻两球面半径之差为dr，即这些半球面将大地划分为一系列厚度为dr的半球层，整个大地的电阻便为这一系列半球层电阻的总和。

图1.2.24 计算半球形电极的接地电阻

对于任意一层半球层而言，由于dr≪r，半球面S=2πr²。故该半球层的电阻dR为

电法勘探

将上式对r积分，便可求得半球形电极的接地电阻

电法勘探

可见R与电极半径成反比，而与大地电阻率成正比。下面计算从电极表面到某一半径r的球层所呈现的电阻R

电法勘探

例如，当r=5r₀时，R_r=0.8R；当r=10r₀时，R_r=0.9R。可见，接地电阻主要由电极附近r=(5～10)r₀土壤或岩石的电阻率决定。故在干燥土壤上打电极时，为了降低接地电阻，可在电极周围浇水。虽然浇水范围只在电极附近，但接地电阻便可大为降低。

在实际工作中，为了方便总是使用棒状电极。棒状电极接地电阻的意义与球状电极一致，只是计算复杂些。这里直接引用计算结果

电法勘探

式中：r₀为电极的半径；l为电极入土深度。

从式(1.2.50)可见，棒状电极的接地电阻，与土壤电阻率成正比，并与棒的粗细及入土深度有关。

应当指出，上式是假定电极表面与土壤接触良好情况下得到的，但实际上，由于土壤的颗粒性，电极表面常只与部分土壤接触，故使实际测得的接地电阻远大于按上式计算所得的数值。

为了减小接地电阻，除了浇水及将电极适当打深及夯实土壤之外，常采用多根电极并联的办法(图1.2.25)。并联电极的总接地电阻R_n与单根电极接地电阻R的关系为

图1.2.25 棒状电极组成的电极系

电法勘探

式中：n为电极的根数。

应当说明，公式(1.2.51)是在各电极间的距离p很大时才是正确的。如果p太小，则R_n值将增大，一般p＞2l即可。

电阻率法剖面法中，“无穷远”极是固定不动的。在满足“无穷远”条件的情况下，应尽量选择潮湿的地方埋设。如果需要很强的供电电流，可以挖一个深坑，埋设铜板、钢板或铝箔作为供电电极。埋设前后浇一些盐水，盐溶液会有效增大电极的面积。

因为只有极距较大时才有必要采取上述措施来减少接地电阻，此时仍可以满足点电极的条件。

1.2.5.2 地形影响及克服方法

地形起伏不但使测点不在水平位置，更重要的是使地下电场的分布发生很大的变化。与水平地面相比，地形起伏时测得的ρ_s曲线包含了地形异常和有用异常。因此，研究地形对电阻率法的影响及克服方法是提高电阻率法地质效果的重要问题之一。

(1)地形对电流场分布的影响

地形影响问题是一个非常复杂的问题，可以从三方面进行分析。

A.供电点位置地形起伏的影响

以二维地形为例说明供电点地形起伏的影响。地下电流分布在张角为π的介质中，距离供电点r处地下正常电流密度为j₀=

。当供电点在位于张角为φ的角域地形的顶点时，距离供电点r处地下电流密度为j=

。当供电点位于图1.2.26a所示山谷底部时，φ＞π，因此j＜j₀，使测点测量得到的ρ_s变小；当供电点位于图1.2.26b所示山脊顶部时，φ＜π，因此j＞j₀，使得测量得到的ρ_s变大。

B.测量点位置地形起伏的影响

如图1.2.27所示，假设供电点位于无穷远，地下为均匀介质，在地形水平时地下本来为均匀水平电流场，其等位面为互相平行的垂直面，电流线为水平线，电流密度处处相等。当存在地形起伏时，山脊区电流密度降低了，山谷区电流密度增加了。因此，在山脊区得到的ρ_s低于正常值，而在山谷区得到的ρ_s高于正常值。对中梯装置而言，纯地形上中梯ρ_s曲线的形态与地形几乎成镜像关系。

图1.2.26 供电点地形起伏的影响

图1.2.27 地形对地下电流场的影响及中梯ρ_s异常

C.地形起伏引起的电极距变化

对于均匀各向同性电阻率为ρ₁的半空间，当地面倾斜时(图1.2.28)，有

图1.2.28 无限长斜坡的视电阻率计算用图

电法勘探

其中

电法勘探

若仍取各电极之间的水平距离计算装置系数K，这时

电法勘探

这说明，在计算K值时因仍按水平距离计算，则将使电阻率的正常背景值不再等于ρ₁而为ρ₁cosa了。

值得注意的是，如果测区只存在局部地形变化，当供电电极在地形上而测量电极远离地形、供电电极和测量电极跨过地形以及地形在装置之外时，地形的影响作用就不明显了。

(2)纯起伏地形上的视电阻率异常

下面重点介绍一个纯地形上ρ_s曲线形态与地形关系的例子。图1.2.29 和图1.2.30 为用边界元法计算的二维山脊和山谷地形上不同极距的联剖(

、

)和对称四极(

)视电阻率剖面曲线，具有下述特征：

A.山脊地形

见图1.2.29，对应山脊顶部，ρ_s/ρ₁曲线有低阻“反交点”，交点处的ρ_s/ρ₁值随AO电极距的增大而减小；两侧山脚处，对应曲线有高阻“正交点”，且位置随AO的增大向移离山脚；ρ_s/ρ₁曲线的异常幅值和范围均随供电极距的增加而变大、变宽。

对称四极剖面曲线在山顶部有

的极小值，而在两侧的山脚处对应有

极大值。并且，随着AB极距的增大，

异常幅值也逐渐变大，异常范围变宽。

图1.2.29 山脊地形上联剖和对称四极剖面ρ_s曲线

a—AO=40 m；b—AO=50 m，MN=10 m

上述山脊地形上联剖和对称四极剖面视电阻率剖面曲线的特征，用山脊地形对电场分布的作用，不难获得定性解释。下面以

(AO=40 m)为例对曲线进行定性分析：

1)在左侧，当AO远离山脊时，山脊的旁侧影响很小，

→ρ₁。

2)当O移向左山脚时，如在A=-80 m，O=-40 m处，山脊的存在相当于多出了一个低阻体，使得山脚处的电流密度较正常电流密度略大些，此时

略大于ρ₁。

3)继续向右移动，当O位于山坡上时(如O=-20 m)时，供电电极A位于A=-60 m处，此时有两个因素使

降低：一是测量电极O处山脊区电流密度降低；二是AO的实际距离要比水平距离大，但装置系数仍是按水平距离计算的，相当于装置系数变小了。因此，当

曲线在左山脚处出现极大值后又开始降低。

4)当O位于山顶(O=0 m)时，供电电极大约位于左边山脚一带(A=-40 m)，此时有三个因素使

降低。除上述的两个因素外，另外一个因素是供电电极 A 处的负地形(φ＞π)，要求A点的电流要在张角大于π的范围分配，使流至测量电极O处的电流减少。这三个因素的综合影响使

曲线在山顶附近降为最低。但由于MN不为零，实际上

的极小值出现在山顶左侧附近。

5)当测量电极O移近右边山脚(O=40 m)，供电电极A位于山顶(A=0 m)，此时有两个因素使

增加。一是供电电极A处的正地形(φ＜π)要求A点的电流要在张角小于π的范围分配，使流至测量电极O处的电流增加；二是测量电极O处的负地形使其电流密度增加。这两个因素的综合影响使曲线在右边山脚增至最大。但由于装置系数的影响使

降低，实际上

的极大值出现在右山脚左侧附近。

6)当A移向右山脚时，如A=40 m，O=80 m处，山脊的存在相当于多出了一个低阻体，使得测量电极O处的电流密度较正常电流密度略小些，

略小于ρ₁。

7)在右侧，当AO远离山脊时，山脊的旁侧影响很小，

→ρ₁。

山脊地形上

曲线特征亦可用类似的方法进行定性分析，而

=(

+

)/2。

B.山谷地形

对应山谷上方，曲线出现高阻“正交点”，交点处的ρ_s/ρ₁随AO极距的增大而变大。在山谷两侧，曲线具有对称的低阻“反交点”，其位置随着极距的增大而逐渐外移。同样，ρ_s/ρ₁曲线异常幅值和范围均随AO极距的加大而变大、变宽。

对称四极剖面曲线在山谷上方有

的极大值，而在山谷两侧对应有

极小值。其幅值和范围均随AB极距的增加而变大。

图1.2.30 山谷地形上联剖和对称四极剖面ρ_s曲线

a—AO=40 m；b—AO=50 m，MN=10 m

同样，可用山谷地形对电场分布的作用对上述山谷地形上联剖和对称四极剖面视电阻率剖面曲线的特征进行定性解释。

无论是山脊或山谷地形，在装置(AO)远大于地形尺寸情况下，当测量电极通过地形时，此时地形对测量电极处的电流分布影响很大，其影响特征与中梯装置类似。当测量电极不在地形上时，地形对视电阻率曲线的影响很小。

(3)地形影响的克服方法

对地形影响进行改正的方法，目前常用的是“比较法”。该方法也可应用于剖面法和电测深法。

“比较法”是将野外实测的视电阻率(ρ_s)，逐点除以相应点的纯地形异常(

/ρ₁)，从而得到经过地形改正后的视电阻率曲线(

)，即

电法勘探

从上式不难看出：如果设法求得单纯地形引起的视电阻率曲线，便可按照式(1.2.53)关系，将实测剖面各测点的ρ_s值与地形影响值相比。当地下无矿时，按式(1.2.53)取比值绘制的校正曲线是一条ρ_s=ρ₁直线，完全消除了地形影响。若地下有矿，取比值后的校正曲线近似地消除了(或削弱了)地形影响，突出了矿体异常。

显然，采用比较法消除地形影响的关键是要事先根据实际地形确定纯地形影响值

/ρ₁。获得纯地形影响值的方法，可采用物理模拟实验方法，但目前多采用数值计算方法。

图1.2.31所示为某地比较法地形改正实例。地改前，野外实测曲线仅在山坡下的构造破碎带上出现平行低阻异常带，地改后，出现低阻“正交点”异常，地形改正效果十分明显。

图1.2.31 比较法地形改正实例

1.2.5.3 野外常见干扰及克服方法

(1)极化不稳

当金属电极与土壤中的水溶液接触时，电极本身就具有一定的“电极电位”。电极电位不但与金属的成分有关，还与溶液的成分、浓度和温度等有关。

测量电位差时，一般采用两个金属电极用作为测量电极M、N。由于电极表面氧化和通过电流时电镀产物不同以及电极周围溶液中离子的成分和分布等不同，所以M、N之间的电极电位不同，形成了“极化电位差”。一般电测仪在测量前会自动将极化电位差进行调零。

当电极的上述因素发生变化时，电极电位也发生变化，引起极化电位差随时间而发生变化，简称“极化不稳”。

为避免产生极化不稳现象，应采用化学性质稳定的金属作为测量电极。如野外一般采用紫铜电极作为测量电极，它既有一定的刚度又有较好的化学稳定性。铁电极和铝合金电极极化非常不稳，不宜用作测量电极。同时，为避免产生极化不稳，打入测量电极时还应注意保证电极与土壤接触良好，尽量避开在腐殖土、流水等极化不稳的地方埋设测量电极，应注意排除树叶、杂草等接触电极。

(2)大地电流、工业游散电流等人文噪声以及感应干扰

大地电流是存在于地壳中的一种随时间变化的电流，它随太阳的辐射和大气圈电离层的状况而变化。大地电流一般具有较小的梯度，但当MN距离很大时，大地电流的变化也会引起读数的波动。特别是遇到地电暴时，这种影响更加明显。

在城市、矿山、电气化铁路等用电量很大的地区，由于接地线的存在，地中有很大的工业游散电流。在农村，也有变压器、电极、单线照明、有线广播、电话等用电量很小的电器，其他接地线也能产生较小的游散电流。由于用电量的大小和地点的变化，使得游散电流的大小和方向随时间变化，其分布比大地电流更复杂。尽管如此，对某一具体地区，仍可找出其具体规律。一般对于一定的用电场所，靠近干扰源处游散电流密度非常大，远离则减小，其分布范围与游散电流回路形式和大小有关(有的可视为偶极电源、有的可视为点电极，有的则可视为不等位的线电极)，大者可及数十千米，小者仅数十米。这些用电场所，有的使用交流电，有的用直流电，有的用板动电流，各不相同。实际工作中应注意其影响。

由电磁感应引起的一类干扰，统称为感应干扰。如由于测量导线摆动产生的感应电动势，供电回路在测量回路中产生的感应电动势以及测量导线临近并平行高压、低压输电线或通讯电缆有较长距离时产生的感应。工作中应将供电导线和测量导线尽量分开一定距离，更不要将剩有多余导线的供电导线线架和测量导线线架平放在一起。如线架中剩余导线不多，应正、反向杂乱地放空掉。遇到高压、低压输电线或通讯电缆时，使测量导线垂直穿过输电线，远离后再平行铺放。

随着电子技术的飞速发展，现代电测仪已具有一定的压制干扰能力。例如，有的仪器具有自动跟踪补偿能力；有的采用多次叠加技术，重复读数，直至观测精度达到所要求的范围内为止。我国现在的直流电阻率法仪器大都采用正、负相间的方波电流，西方国家也有采用谐波电流的，可以进行频率域或时间域测量。频率域测量是测量谐波或方波的一次谐波电位差，由于采用选频放大电路，抗干扰能力较强，但容易受电磁耦合影响；时间域测量则是测量整个方波的电位差，是一种宽频带测量，抗干扰能力较差，但不受电磁耦合影响。

新仪器和新方法技术的采用，大大地提高了观测质量和效率。但是，在野外电法工作仍需注意提高性噪比。通过一些合理的手段，尽量避开和压制干扰，以提高数据的质量。

㈧ 急求 ：用双臂电桥测量导体的电阻率实验报告

Pb07204001 丁亮
实验课题： 双 臂 电 桥 测 低 电 阻
实验目的：在掌握双臂电桥工作原理的基础上，用双臂电桥测金属材料的电阻率
实验原理：
1、 电阻按照阻值大小可分为高电阻(100K以上)、中电阻(1～100K)和低电阻(1以下)三种。一般说导线本身以及和接点处引起的电路中附加电阻约为>0.1，这样在测低电阻时就不能把它忽略掉。对惠斯通电桥加以改进而成的双臂电桥(又称开尔文电桥)消除了附加电阻的影响，适用于10-5~102 电阻的测量
2、 因此，为了消除接触电阻对于测量结果的影响，需要将接线方式改成下图方式，将低电阻Rx以四端接法方式连接

由图和图，当电桥平衡时，通过检流计G的电流IG = 0, C和D两点电位相等，根据基尔霍夫定律，可得方程组（1）
(1)
解方程组得
(2)
通过联动转换开关，同时调节R1、R 2、R3、R，使得 成立，则（2）式中第二项为零，待测电阻Rx和标准电阻Rn的接触电阻Rin1、R ix2均包括在低电阻导线Ri内，则有
(3)
实际上即使用了联动转换开关，也很难完全做到 。为了减小(2)式中第二项的影响，使用尽量粗的导线以减小电阻Ri的阻值(Ri<0.001)，使(2)式第二项尽量小，与第一项比较可以忽略，以满足(3)式。
实验仪器：
本实验所使用仪器有QJ型双臂电桥（级）、JWY型直流稳压电源 （5A15V）、电流表（5A）、RP电阻、双刀双掷换向开关、0.001标准电阻（0.01级）、超低电阻（小于0.001连接线、低电阻测试架（待测铜、铝棒各一根）、直流复射式检流计（C15/4或6型）、千分尺、导线等。
实验数据处理：
1、 基本常数数据：△L=2mm，R(n)=0.001Ω,R1=1000Ω。
2、 30cm铜棒的数据记录:
+ - + - + - 平均
R值（Ω） 1220 1221 1180 1210 1220 1224 1212.5
3、40cm铜棒数据记录：
+ - + - + - 平均
R值（Ω） 1615 1624 1615 1623 1617 1622 1620
4、40cm铝棒数据记录：
+ - + - + - 平均
R值（Ω） 748 758 749 758 748 758 753
5、直径的测量：D（mm）
1 2 3 4 5 6 平均
铜棒 4.970 4.972 4.977 4.978 4.975 4.981 4.9755
铝棒 4.988 4.990 4.992 4.992 4.990 4.985 4.9895
6、计算电阻率ρ：
根据公式得出电阻率为：ρ=（ρ1+ρ2）/2=7.87*10(-8) Ω*m
不确定度分析：
只对40cm的铜棒数据做不确定度分析。
1、 D:Ua= 0.00165,Ub=0.001/√3=0.000577,U(D)=0.0017mm
2、 L:U(L)=2mm
3、 R:U(R)=2Ω
由误差分析公式知道：△ρ/ρ=△D/D+△L/L+△R/R=0.0083,
△ ρ=7*10(-10)
ρ=(787±7)*10(-10) Ω*m
思考题：
1、 如果将标准电阻和待测电阻电流头和电压头互换，等效电路有何变化，有什么不好？
如果将他们的两个接头互相交换，等效电路图中的的两个电阻就要更换位置。这样做不好的地方在于加大了待测电阻那边的附加电阻，使得测量结果不正确。
2、 在测量时，如果被测低电阻的电压头接线电阻较大（例如被测电阻远离电桥，所用引线过细过长等），对测量准确度有无影响？
没有影响，因为四接头接法的奇妙之处就在于它不会因为夹头电阻的影响而是的测量结果不准确，就算接头电阻过大也不会影响。

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1.[单选题] 分光计读数装置中设置双游标的目的是消除偏心误差，该误差属于_______误差，它是由于刻度盘刻度和游标刻度__________
A.随机，不平行
B.系统，不平行
C.随机，不共面
D.系统，不共心
我的答案：D

1.[单选题]
下图中角游标的读数为

A.116°12′
B.116°42′
C.114°42′
D.114°12′
我的答案：A

1.[单选题]
在用最小偏向角法测量折射率时，测量最小偏向角的正确操作顺序是
(1)转动望远镜对准入射光，测出入射方位角
(2)在望远镜中看到待测谱线折返点时,拧紧游标盘的紧固螺丝，固定游标盘
(3)转动望远镜，使待测谱线和准线重合，测量出射方位角
(4)转动游标盘连同载物台，改变入射角
A.(1)，(2)，(3)，(4)
B.(1)，(4)，(2)，(3)
C.(2)，(3)，(4)，(1)
D.(4)，(2)，(3)，(1)
我的答案：D

1.[多选题] 杨氏模量是材料的物性参数，与哪些因素有关？
A.材料的结构
B.材料的化学成分
C.实验温度
D.材料的几何参数

1.[单选题]
根据误差等作用原理，确定实验中需要测量的各物理量使用的量具，选择不正确的是
A.钢丝长度：米尺
B.镜尺距：米尺
C.光杠杆常数：米尺
D.钢丝直径：螺旋测微器
我的答案：C

1.[单选题] 拉伸法测量金属丝的杨氏模量中，钢丝的形变量是测量的核心问题，用什么物理实验方法进行转换测量
A.比较法
B.拉伸法
C.放大法
D.逐差法
我的答案：C

1.[单选题]
在实验测量中，如果需要增大光学放大法的放大倍数，可以
A.增大镜尺距离，减小光杠杆常数
B.减小镜尺距离，增大光杠杆常数
C.减小镜尺距离，增大钢丝长度
D.减小镜尺距离，减小钢丝长度
我的答案：A

1.[单选题] 叉丝位于望远镜的目镜套筒上，为了调整叉丝清晰，应进行的操作是
A.调节望远镜的调焦手轮
B.调节物镜所成标尺像与叉丝的距离
C.旋转目镜镜头
D.改变物镜与叉丝相对距离
我的答案：C

1.[单选题]
望远镜调节的基本原则：将光杠杆、反射镜中的标尺像、望远镜轴线调成三点一线， “先粗调，后细调”。粗调包含的操作可分为4步：
（1） 调节光杠杆倾斜螺丝，直到眼睛通过望远镜准星（外部）位置，能看到光杠杆镜面中的反射镜；
（2） 调节望远镜高低倾斜螺丝，直到眼睛通过望远镜准星（外部）位置，能看到光杠杆镜面；
（3） 调节反射镜倾斜螺丝，直到眼睛通过望远镜准星（外部）位置，能看到镜中的标尺像；
（4） 移动望远镜装置，使其正对光杠杆镜面；
正确的操作顺序是：
A.（1）、（2）、（4）、（3）
B.（4）、（1）、（2）、（3）
C.（2）、（1）、（4）、（3）
D.（4）、（2）、（1）、（3）

1.[单选题]
在本实验系统中，望远镜视差产生的原因是：
A.标尺像通过望远镜目镜所成的像与叉丝不共面
B.人眼与目镜不共面
C.人眼与标尺像不共面
D.叉丝通过目镜成的像不在明视距离
我的答案：A

1.[单选题]
消除望远镜视差的方法是调节
A.调节望远镜的目镜，使得叉丝清晰
B.调节望远镜的目镜，使得标尺像清晰
C.调节望远镜的调焦手轮，直到眼睛上下运动时，标尺像与叉丝没有相对位移
D.调节望远镜的调焦手轮，使得标尺像清晰
我的答案：C

1.[单选题] 直接测量量中，镜尺距离D是指 B
A.望远镜目镜到标尺的距离
B.光杠杆平面镜镜面到标尺的距离
C.望远镜物镜到标尺的距离
D.光杠杆平面镜镜面到望远镜物镜的距离

1.[单选题] 在用拉伸法测定金属丝的杨氏模量实验中，通常需在钢丝上预加10kg负荷，目的是
A.拉直金属丝，避免将拉直过程当为伸长量进行测量
B.减小初读数，消除零误差
C.消除摩擦力的影响
D.使系统稳定，金属丝铅直
我的答案：A

3.1.3
1.[单选题] 如何较好地消除接触电阻对测量值的影响？
A.使用四端输入法
B.触点处保持良好的清洁
C.减小触点的接触面积
D.采用相同的材料导线
我的答案：A

1.[多选题]
下列表述中正确的是：
A.用伏安法测量电阻，由于电表内阻的存在，会产生系统误差。
B.在平衡电桥实验中，为了比较迅速调节到平衡点使检流计指零，可采取反向区逐次逼近法进行操作。
C.在自组电桥实验中，比较臂电阻带来随机误差，可以通过交换法来进行修正。
D.一个未知阻值的电阻，用箱式电桥测量前应先估测电阻的阻值。
我的答案：ABD

1.[单选题]
惠斯通电桥测量原理属于什么实验方法？
A.参量转换测量法
B.交换法
C.比较法
D.补偿法
我的答案：C

1.[单选题] 在电桥测量电阻中，电桥是如何达到平衡的？
A.调节可变电阻Rs大小，使检流计电流为零。
B.调节电源电压
C.调节比例臂大小
D.调节可变电阻Rs大小，使检流计上电流为某一定值
我的答案：A

1.[单选题]
惠斯通电桥测量电阻时，比例臂选取的原则是：
A.使测量值有好的重复性
B.使测量值的精度最高
C.使电桥能较快地达到平衡
D.使检流计有大的量值
我的答案：B

㈩ 电阻率剖面法常用装置

电阻率剖面法简称电剖面法，工作中最常用的主要有中间梯度法（MN）、四极对称剖面法（AMNB）和联合剖面法（AMN∞MNB）。其主要任务是研究倾角较大和水平方向电性变化较大的地电断面。由于各种装置相对于不均匀体的位置有比较复杂的关系，所观测到的ρ_S曲线的正演运算相当复杂，因此在解释过程中主要是进行定性解释。现对上述各种装置类型特点介绍如下。

（一）中间梯度法

中间梯度法装置（简称中梯装置）在水文地质勘查中主要用于追索阻水的高阻陡倾斜岩脉、第四系松散沉积、冲积物的展布范围。这种装置的独特优点是最大限度地克服了供电电极附近电性不均匀的影响。对于某一测量区间来说，供电电极附近地层不均匀性的影响是一个常数，MN测量电极在该区间内逐点测量，所得的ρ_S曲线的变化，反映的必然都是MN电极附近地下岩层的变化。另外就是敷设一次供电导线和供电电极（A、B）能在相当大的面积上进行测量，特别是能用几台接收机在几条测线上同时进行旁测，见图1－2－1。

图1－2－1 中间梯度法装置示意图

D为旁测线与AB线垂距，旁测距离 中梯装置的观测范围一般处于AB之间的地段 所得ρS异常形态比较简单，易于解释。主剖面线上装置系数计算公式为：

地球物理找水方法技术与仪器

旁测测线上装置系数计算公式为：

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当剖面线较长需要几个装置才能观测完毕时，且接头点开口较大，需把上述地段放在AB中间地段重新测量，以免漏掉有意义的异常。最佳供电极距AB按以下公式选择：

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式中：h为目的层的顶端埋深。测量极距MN取值按下式：

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式中：MN应等于1～2倍的点距。

（二）对称四极剖面法

对称四极法主要用于圈定古河道、寻找第四系松散沉积物含水层、确定基底起伏形态，布极方法如图1－2－2所示。

图1－2－2 对称四极剖面法装置示意图

供电电极AB和测量电极MN对称分布在测点O两侧，并沿一直线排列。一般AB长度选择遵循以下公式：

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（三）联合剖面法

联合剖面法简称联剖，布极方式如图1－2－3所示。用联合剖面法可寻找追索相对围岩为低阻的含水构造断裂带和岩溶发育带。因有一个笨重的无穷远极C，故其生产效率较低，多用于详查工作阶段。装置系数计算公式为：

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图1－2－3 联剖装置示意图

它是由两个三极装置AMN和MNB组成的。其最大特点就是在一条观测剖面上能得到两条ρS曲线。它能较准确地确定基岩含水破碎带的位置（根据所谓正交点），还可以根据大小不同极距A₀所得正交点位移方向判断含水破碎带的倾向。

以上3种常用装置的电剖面法，在地势开阔的平原地带均可开展工作。应垂直探测目的层走向布极，并需要用试验工作选择出最佳极距，以取得形态完整、幅度较大的视电阻率异常。应有3条以上电剖面通过探测对象，异常带内至少有3个满足观测精度的观测点。当测区内有机井或钻孔时，应有剖面线通过已知井（孔）。