[發明專利]一種用來測量海底微弱電場信號的電極裝置及其制備方法

無效

• 申請號: 201210055403.7
• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN102608661A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王振東;鄧明;陳凱;王猛;魏文博;張啟升;成天;黃江杰
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(北京)
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電化學技術領域和地球物理勘探領域，特別涉及一種用來測量海底微弱電場信號的電極裝置及其制備方法，其適用于采集海底微弱電場信號。

背景技術

采集到海底大地電磁信號，經過數據處理，可以揭示海底以下巖石介質的分布規律，了解地下復雜的地質情況，探測海底石油、天然氣水合物和各種礦藏的儲量及分布。然而，海底電場信號較陸地電場信號有所不同，具體表現在：

一、由于海水高導屏蔽作用對信號的衰減，使得海底電場信號與陸地相比極其微弱。據文獻記載，在1000m深處，0.1Hz附近的信號約10^-18(V/m)²數量級。增加電極距可以提高信號幅度，但目前受科考船甲板面積和起吊設備的限制，10m的電極距已是海上作業允許的最大跨度。所以，要想探測到微弱的電場信號，必須降低電極本身的噪聲，來提高其弱信號分辨能力。

二、海底電場信號以中、低頻率的信號為主，所以采集時間相對較長。要想得到頻率小于0.001Hz且可靠的大地電磁響應，采集時間需超過10小時。由于海水氯離子濃度的變化以及環境條件的影響，電極間的電位差總是不斷變化的。因此，只有減小電極的電位漂移量，才能保證測量的穩定性。

三、根據電化學理論，非同相介質相互接觸會發生化學反應，其反應強度與溶液濃度、環境溫度、光照強度、介質相對運動速度等因素有關，電極與海水接觸必然會刳起電化學噪聲。與陸地相比，海底有其特殊的噪聲源：如船舶干擾、聲學噪聲、海水運動產生的電磁感應噪聲等。由于海底電場信號非常微弱，這就要求電極本身的噪聲要非常的小，才不至于湮沒有用的信號。

目前處于研究和試驗中銀/氯化銀(Ag/AgCl)被選為海洋電極的基本材料，但是其常用電極為采用粉末壓片法制作的固態銀/氯化銀電極，其方法是將電極原料銀(Ag)和氯化銀(AgCl)按照一定的比例混合，壓制，燒結成型而制成，其隨著海水的侵蝕而不斷腐蝕而不能得到準確一致性的信號，從而使在不同時間段采集得到的信號準確性不一致。

由此看來，要想準確的采集海底微弱電場信號，特別需要研制一種高靈敏度，高穩定性，低噪聲的電極裝置。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了用來測量海底微弱電場信號的電極裝置及其制備方法，該電極裝置具有更好的弱信號分辨能力，穩定性好，噪聲低，能夠準確測量海底微弱電場信號。

依據本發明的第一方面，提供一種用來測量海底微弱電場信號的電極裝置，其包括銀/氯化銀電極、電極保護罩、電極保護蓋、信號傳輸接插件，其中，銀/氯化銀電極由銀/氯化銀電極片、微孔管、有機玻璃棒、氯化銀粉末和硅藻土的混合物組成；有機玻璃棒固定在微孔管中心，防止銀/氯化銀電極片在微孔管內晃動；氯化銀粉末和硅藻土按照一定體積比均勻混合，填充微孔管內部空隙；電極保護罩上部被設計為實現信號傳輸接插件與銀/氯化銀電極的連接以及銀/氯化銀電極的密封；電極保護罩下部與電極保護蓋被設計為表面多孔，其作用除了保護銀/氯化銀電極不易碰損外，主要是減緩海水與銀/氯化銀電極的相對運動；信號傳輸接插件用O型圈與電極保護罩頂端密封；電極保護蓋固定于電極保護罩底部，得到完整用來測量海底微弱電場信號的電極裝置。

優選地，微孔管平均孔徑為150μm。氯化銀粉末和硅藻土按照體積比1∶2均勻混合。

優選地，銀/氯化銀電極通過銀線與信號傳輸接插件引線連接；銀/氯化銀電極用環氧樹脂密封；電極保護罩和電極保護蓋為表面多孔的ABS材料。

依據本發明的第二方面，提供制備用來測量海底微弱電場信號的電極裝置的方法，其包括以下步驟：

(1)具有一定形狀的銀經過除雜后放入電解質溶液中進行陽極氧化，同樣形狀的銀作陰極參與氧化還原反應，供入合適的電流，電解一段時間后，氯化銀均勻覆蓋在銀表面，得到銀/氯化銀電極片；

(2)銀/氯化銀電極片用蒸餾水沖洗干凈后放入微孔管；

(3)氯化銀粉末和硅藻土按照一定的比例混合后，塞入微孔管內的空隙部分，用環氧樹脂密封微孔管，得到銀/氯化銀電極；

(4)銀/氯化銀電極放入電極保護罩內，并用環氧樹脂密封；

(5)用銀線將銀/氯化銀電極與信號傳輸接插件引線連接；

(6)信號傳輸接插件用O型圈與電極保護罩頂端密封；電極保護蓋固定于電極保護罩底部，得到完整電極裝置。