[發明專利]不極化電極

有效

• 申請號: 201410649574.1
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104330831B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 王中興;底青云;呂毅
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所;呂毅
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司11111
• 代理人: 張金芝,代峰

技術領域

本發明涉及地球物理學領域中探測地電場信號的裝置，尤其涉及大地電場信號測量的一種不極化電極。

背景技術

不極化電極(Non-Polarized Electrode)是一種特制的測量電位差的接地電極。不極化電極已大量應用于大地電場信號和地震信號的測量中，是電磁勘探與地震勘探中常用的設備。

長期以來，該領域勘探測量電極主要分為兩類：金屬電極、金屬-金屬鹽溶液電極。金屬電極由于其極化電位大，接收電場質量較差，不適合高精度的電場測量；金屬-金屬鹽溶液電極，以離子導電的電化學方式，原理是將土壤與金屬電極之間增加保持一定酸堿度的金屬鹽，通過配制金屬鹽濃度來控制金屬極化電位，使金屬極化電位降低并保持相對穩定，因此金屬-金屬鹽電極在大地電場測量中得到了廣泛應用。這類電化學方式的電極被俗稱為“不極化電極”。從1937年的硫酸銅不極化電極發展到1980年的氯化鉛不極化電極，再到近年來由液體氯化鉛電極加入稠粘物質或黏土石膏類成為固體不極化電極。在目前的應用中，通常使用的“不極化電極”主要有鉛-氯化鉛(P_b-P_bCl₂)液體或固體電極、銅-硫酸銅電極(Cu-CuSO₄)、以及銀-氯化銀(Ag-AgCl)電極。這些采用電化學方式的不極化電極都存在不足之處，硫酸銅不極化電極在使用之前需要配對，即挑選兩個電極之間的電位差小的為一對電極。氯化鉛不極化電極存放時必須保持潮濕，其極罐內部化學物質使用期限為1-2年。電極在接地使用時，氯化鉛電極內有鉛類化學物質滲漏出來流入地面，對環境有一定污染。氯化銀電極容易產生氧化。在長周期測量中，電化學方式的不極化電極受接地溫度、水份濕度、酸堿度影響較大，還會發生電極極差突變，影響測量結果。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明公開了采用電子物理學方法原理來測量大地電場信號的一種不極化電極，其包含：

盤狀金屬材料做為電極主體，電極表面涂覆導電微粒干性涂層，該涂層作為與被測量物體的測量接觸面。導電微粒覆蓋層在與被測量物體接觸后及會產生極化電位，存在于覆蓋層內的導電微粒以相互接觸的導電方式產生放電作用，使得金屬電極與被測量物體之間產生的極化電位被放電效應消除，達到金屬電極保持不極化特性。

所述導電微粒為石墨烯、碳納米管以及石墨中的一種或幾種組成。

所述粘合劑為環氧樹脂、RTV硅膠以及其他聚合物粘合劑中的一種或幾種組成。

進一步地，所述導電微粒為片狀或者粉末狀，其尺寸大小為微米量級或納米量級。

優選地，所述干性涂層的厚度為0.3mm～1.0mm。

整個所述不極化電極的結構如下：

底部具有開口并呈中空狀的殼體；

安裝于所述殼體底部的導電金屬盤，其作為電極主體，所述金屬盤的下底緊鄰所述殼體底部的開口并剛好封住所述開口；

通過粘合劑與導電微粒混合并涂覆在所述導電金屬盤下底表面形干性涂層；

連接所述導電金屬盤的上底并沿所述殼體內部向上延伸至穿出所述殼體頂部的電極引線。

進一步地，還包含有一個位于所述殼體內部的絕緣支撐盤，所述支撐盤安裝于所述導電金屬盤上部，所述支撐盤中央開設有供所述電極引線穿出的小孔。

優選地，所述殼體呈倒置的漏斗形，具有一個呈圓柱形狀的下端部、一個呈圓柱形狀的上端部以及連接上、下兩個端部之間的收斂部，其中，所述殼體的下端部圓直徑大于上端部的圓直徑。

進一步地，在所述殼體的上端部上還安裝有用于保護所述殼體的圓形罩，在所述圓形罩中央位置還設有供所述電極引線穿出的圓孔。

優選地，在所述電極引線穿出所述圓形罩的圓孔處還設有密封防水耐拉部件。

與現有技術相比，本發明所提供的不極化電極，改變了傳統的消弱電極的極化電位的電化學方式，而是采用了一種電子物理學的方式。這種電子物理學方式的不極化電極在工作時不含有化學反應，不會對土壤和環境帶來污染，而且其制造簡單，具有穩定性高、電極極差低、內阻低、重量輕等優點，適用于地球物理儀器的常規測量和長周期測量，使用和維護簡單。該電極使用壽命是電化學方式電極的數倍。該電極可用普通水代替鹽水澆灌電極埋坑，可實現代替目前市場上傳統的不極化電極，有利于測量，有利于環保。

附圖說明

圖1是本發明實施例所述電極外形結構的立體示意圖；

圖2是本發明實施例所述電極各零部件的展開示意圖；