电法接收机使用教程

电法接收机原理与操作指南

在地球物理勘探领域，电法接收机作为核心采集设备，其稳定可靠的性能直接关系到勘探数据的质量。本文将深入剖析电法接收机的基本原理，并结合实际操作经验，为实验室、科研、检测及工业领域的从业者提供一份详尽的使用教程，旨在帮助大家更好地掌握其应用。

一、 电法接收机工作原理剖析

电法接收机，顾名思义，其主要职责是接收和测量地表或井下探测点处由地电场源（自然电场或人工供电）激发的电位差信号。这一过程可概括为以下几个关键环节：

• 信号拾取： 通过放置在探测点地表的电极（通常为不极化电极），将地下电场的变化转化为微弱的电压信号。电极的材料、尺寸、埋设深度及接触电阻均对信号质量有显著影响。例如，使用碳棒电极时，其内阻通常在500-1000欧姆，若地表接触电阻过大（>5k欧姆），则会引入较大的噪声，影响测量精度。
• 信号放大与滤波： 拾取的原始信号往往非常微弱（微伏至毫伏量级），且混杂有各种干扰（如工频干扰、遥信干扰、静电干扰等）。接收机内部的关键组件——前置放大器，能够将信号放大至可供后续处理的水平。同时，高性能的滤波器（如陷波器、低通滤波器）会选择性地滤除干扰，保留有用的信号成分。以工频干扰（50Hz或60Hz）为例，一个有效的50Hz陷波器可以将该频率的信号抑制20dB以上。
• 模拟数字转换（ADC）： 放大并滤波后的模拟信号会被输入到模数转换器，将其转化为数字信号。ADC的采样率和分辨率是决定数据精度的重要参数。例如，一个24位分辨率的ADC能够区分2^24（约1677万）个电压等级，远高于16位ADC（65536级），对于捕捉微弱的地质体信号至关重要。
• 数据记录与存储： 转换后的数字信号由微处理器进行处理，并以预设的格式（如ASCII、二进制）存储在设备的存储介质中（如SD卡、内置闪存）。记录的数据通常包含时间戳、测量值（如电压、电阻率）、GPS坐标等信息。

二、 电法接收机操作流程与注意事项

在使用电法接收机进行数据采集时，规范的操作流程能够大程度地保证数据的准确性和可重复性。

1. 设备检查与准备

• 外观检查： 确保接收机外壳无破损，连接端口清洁，显示屏正常。
• 电池电量： 确认电池电量充足，建议使用前充满电。一般情况下，一块充满电的锂电池（如12V/7Ah）可支持连续工作8-12小时。
• 数据存储： 检查存储介质（如SD卡）容量是否足够，并格式化（如FAT32）以避免潜在的文件系统问题。
• 电极准备： 检查电极（如铜、铜/硫酸铜电极）的状况，确保其极化程度低，接触良好。

2. 参数设置

根据具体勘探任务和地质条件，在接收机菜单中设置相应的测量参数：

• 供电方式： 选择单极性、双极性或四极性测量。
• 电极排列： 根据勘探目标选择合适的电极距（如MN极距、AB极距）。例如，在区域勘探中，AB/2可达100米以上；在精细勘探中，AB/2则可能在10-50米。
• 测量模式： 选择视电阻率法、自然电位法、诱电法等。
• 收发极距比（R/r）： 对于感应接收，合理设置此参数可优化信号接收效果。
• 采样时间/平均次数： 增加采样时间和平均次数可以提高信噪比。例如，将单次测量时间从0.5秒延长至2秒，并进行10次平均，信噪比可提升约3dB（平方根规律）。
• 滤波器设置： 根据现场干扰情况，选择合适的滤波器。

3. 数据采集

• 连接电极： 按照接收机的接口定义，正确连接电极连接线。确保连接牢固，接触良好。
• 放置电极： 在测点上准确放置电极，并保证电极与大地良好接触。可用湿度计测量电极接触电阻，确保其低于2k欧姆。
• 开始测量： 在接收机上启动测量程序，设备将自动进行数据采集。
• 数据核对： 采集过程中，定期检查记录的数据，对比前后测量点数据，若出现异常值，应及时排查原因，并进行复测。

4. 数据导出与初步处理

• 数据导出： 测量完成后，将存储介质中的数据导出到计算机，并进行备份。
• 格式转换： 根据后续处理软件的要求，对数据进行格式转换。
• 异常值剔除： 对明显偏离正常范围的数据点进行识别和剔除。

三、 常见问题与排除

• 信号微弱/无信号： 检查电极连接是否松动，接触电阻是否过大，供电是否正常。
• 噪声干扰大： 检查周围是否存在强电磁干扰源（如高压线、变电站），或调整接收机滤波器设置。
• 测量结果不稳定： 确保电极放置平稳，无风雨等恶劣天气影响。

熟练掌握电法接收机的原理和操作，并注意细节，将为您的勘探工作奠定坚实的数据基础。