[发明专利]浅海用大极距海底电场仪

说明书

技术领域

本发明属于地球物理测量领域，具体属于海洋勘测领域，其涉及一种浅海用大极距海底电场仪。

背景技术

海洋电磁勘探技术是研究海底的重要手段之一，通过采集海底电场信号，反演推断海底岩层构造的分布规律，已经成为地质勘探的主要方法之一。海底电场信号的测量通常采用间隔一定距离的电极对进行，电极通过测量臂连接到采集电路中。海底电场测量设备需要用船只投放到指定点位，由于船上甲板面积和起吊设备跨度的限制，大的电极距无法实现。目前，国内外几种典型的海底电场测量装置，如中国地质大学研制的海底电磁场探测装置、美国Scripps海洋研究所研制的海底电磁接收装置以及日本研制的海底电磁场仪，使用的电极距均为10m，比在陆上的布极长度小了一个数量级。理论和实验均表明海底天然电场是一种微弱的、宽频随机信号，容易受到噪音干扰，对信号采集装置要求甚为苛刻。特别是在浅海或滨海地区，各种人造源产生的噪音严重，短的极距无法获取有效信号。如何提高浅海电场测量装置的接收灵敏度一直是一个难题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种体积小且轻便，能扩展测量极距，适合浅海区定点测量的浅海用大极距海底电场仪。

为达到上述目的，提供一种浅海用大极距海底电场仪，其包括脱钩机构、仪器舱、底座、水下电缆、两个测量电极、释放器和配重机构；其中仪器舱内部固装有玻璃舱球，脱钩机构位于仪器舱顶端，底座位于仪器舱底端；在脱钩机构与底座之间以拉紧钢丝固接，将仪器舱固定于底座中，仪器舱中部安装有一个环状的安全圈；第一个测量电极固定安装在安全圈上，第二个测量电极安装在配重机构上，测量电极通过水下电缆与玻璃舱球内部的数据采集器连接，测量电极的测量极距达到500m；释放器固定连接在配重机构上；其中脱钩机构1，用于仪器舱2回收时与底座6分离；仪器舱2，用于为脱钩机构1提供固定支点，同时为玻璃舱球16提供防护；安全圈3，用于仪器舱结构保护，为外径55cm、内径45cm、厚0.6cm的塑料环；拉紧钢丝4，用于固定脱钩机构与底座，材质为型号316不锈钢(316为不锈钢型号)；锁紧镙栓5，用于紧固拉紧钢丝与底座，材质为316不锈钢；底座6，用于提供仪器舱2的重力牵引和保护，采用玻璃钢材料；测量电极7，用于待测浅海区域的电场信号测量；水下电缆8，用于连接两个测量电极与玻璃舱球内部的数据采集器，并传导电场信号；释放器9，用于配重机构10的浮力性质改变和回收；配重机构10，用于将第二个测量电极7牵引下沉至海底；连接缆绳11，用于释放器9与配重机构10的连接；固定环12，用于将缆绳固定在配重机构10上；环形卡扣13，用于将测量电极7固定；卡线器14，用于水下电缆8与测量电极7连接处的拉力缓冲，防止应力直接作用在测量电极的水密接头32上。

其中，玻璃舱球顶端固装有水声传感器。玻璃舱球内部装有固定支架，数据采集器和供电装置固定安装在固定支架上。所述固定支架为双环状结构；所述测量电极为固态银-氯化银电极，共2支构成电极对，外部用多孔塑料封装；第一个测量电极固装于仪器舱，通过水下电缆连接到玻璃舱球；第二个测量电极固装在配重机构上，通过水下电缆连接到玻璃舱球。所述玻璃舱球为13英寸的耐压空心玻璃球。

优选地，在所述底座的井字形上表面中部固设一圆盘，圆盘的直径与仪器舱底部外圆相适配；底座下部均匀分布有多个锁紧螺栓，每个锁紧螺栓与每根拉紧钢丝下端可拆卸的固接，通过耐腐蚀拉紧钢丝与脱钩机构紧密相连。

优选地，所述两个测量电极7为固态银-氯化银电极，第一个测量电极固装在仪器舱2上，第二个测量电极固装在配重机构10上，通过水下电缆8连接到数字采集部件，根据实际需要，测量电极间距可为100-500m。

优选地，利用水对玻璃舱球16的浮力回收所述测量仪器舱2，所述配重机构10通过声学释放器9回收。

在本发明的另一方面，提供一种使用浅海用大极距海底电场仪进行海底电场探测的方法，包括步骤：

(1)运载船只通过GPS导航航行至设定测量点位A，进行GPS对钟，将从卫星上获取的标准时间信号传输给浅海用大极距海底电场仪，然后设定采集时间和参数；

(2)将仪器舱和底座投放入海，入水后仪器舱受底座重力牵引，自由下沉至海底；

(3)运载船只按照向设定方位向测量点位B航行，行程中不断将水下电缆投放入海水中；

(4)运载船只到达设测量点位B后将配重机构和释放器投放入海；

(5)浅海用大极距海底电场仪按照设定的时间和参数进行浅海电场信号采集；