本發(fā)明涉及一種測量水體電阻率的裝置及方法，具體涉及一種測量水下不同深度水體電阻率的裝置及方法，屬于地球物理勘探領域。
背景技術：
從使用水的用途上有可有飲用水、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水等，因用途的不同，對水質(zhì)的要求也不同，水質(zhì)分析在國民經(jīng)濟中具有非常重要作用。大中型水庫、較深河道水的溫度、濁度一般是分層分布的，需要對于水庫及河道的不同水層水進行調(diào)查、研究。由于水質(zhì)與水的電阻率相關，測量不同水層的電阻率是水資源調(diào)查領域不可或缺的重要工作之一。
目前測量不同水層的電阻率方法是采用現(xiàn)場取不同水深的水樣，然后將水樣拿到實驗室進行水樣電阻率試驗，由于有取樣、樣品流轉、樣品保存等環(huán)節(jié)，測試準確程度和效率都會受到影響。
本發(fā)明現(xiàn)場可以完成不同深度水體電阻率測試，發(fā)明的測試裝置簡單，操作方便，免除了不同深度水體取樣、向實驗室送樣、實驗室試驗等諸多環(huán)節(jié)，避免了樣品變異可能對試驗數(shù)據(jù)準確性產(chǎn)生的影響，顯著提高了測量成果數(shù)據(jù)的準確度和工作效率。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決現(xiàn)有水體電阻率測量方法對測試成果準確度影響和工作效率均較低的問題，提出一種測量水下不同深度水體電阻率的裝置及方法。
本發(fā)明為解決上述問題采取的技術方案是：本發(fā)明所述裝置包括第一電極、第二電極、第三電極、第四電極、絕緣桿、電源、電壓表和電流表，第一電極、第二電極、第三電極、第四電極由上至下等間距依次安裝在絕緣桿上，第一電極通過導線與電流表負極連接，電流表正極通過導線與電源的正極連接，第四電極通過導線與電源的負極連接，第二電極通過導線與電壓表的正極連接，第三電極通過導線與電壓表的負極連接，電源、電壓表和電流表設置在移動船體上。
本發(fā)明所述方法的具體步驟如下：
步驟一、將絕緣桿豎直插入水中要進行測量的深度，并保持第一電極、第二電極、第三電極、第四電極全部淹沒在水中，根據(jù)絕緣桿上刻度記錄當前測試位置水深數(shù)值；
步驟二、打開電源，讀出連接在電源輸出回路的電流表讀數(shù)及連接在第二電極、第三電極之間的電壓表上的讀數(shù)并進行記錄，完成一個水深位置現(xiàn)場單次測量；為增加測量數(shù)據(jù)的準確性，可以在一個深度上多次讀出并記錄電流表、電壓表上顯示的數(shù)據(jù)；
步驟三、重復上述兩個步驟，完成不同水下深度電阻率測量的現(xiàn)場工作；
步驟四、依據(jù)上述步驟獲得的現(xiàn)場測試記錄數(shù)據(jù)，計算出各測試水深的水體電阻率。
本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明在現(xiàn)場可以完成不同深度水體電阻率測試，不再需要將水體取樣、向實驗室送樣、實驗室試驗等諸多環(huán)節(jié)，避免了樣品流轉過程中可能產(chǎn)生的溫度、污染、層析等理化擾動因素的影響，提高了數(shù)據(jù)的準確性以及工作效率。
2、本發(fā)明裝置結構簡單，僅使用了電極、電源、電壓表、電流表、絕緣桿及部分導線，裝置器件少，方便赴現(xiàn)場測試攜帶；
3、本發(fā)明操作簡便，將各個器件通過導線連接即完成了測試裝置現(xiàn)場安裝工作；測試時，將絕緣桿送入水中，讀取深入水深、電流表、電壓表數(shù)據(jù)并記錄，就完成了單點測試現(xiàn)場工作，僅需1-2人現(xiàn)場操作。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所述測量裝置的結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種測量水下不同深度水體電阻率的裝置包括第一電極1、第二電極2、第三電極3、第四電極4、絕緣桿5、電源6、電流表7和電壓表8、，第一電極1、第二電極2、第三電極3、第四電極4由上至下等間距依次安裝在絕緣桿5上，第一電極1通過導線與電流表7負極相連，電流表7正極通過導線與電源6的正極連接，第四電極4通過通過導線與電源6的負極連接，第二電極2通過通過導線與電壓表8的正極連接，第三電極3通過通過導線與電壓表8的負極連接，電源6、電壓表8和電流表7設置在移動船體10上。
具體實施方式二：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種測量水下不同深度水體電阻率的裝置的絕緣桿5上沿其長度方向標有刻度。其它組成及連接關系與具體實施方式一相同。
具體實施方式三：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種測量水下不同深度水體電阻率的方法是通過如下步驟實現(xiàn)的：
步驟一、將絕緣桿豎直插入水中要進行測量的深度，并保持第一電極、第二電極、第三電極、第四電極全部淹沒在水中，根據(jù)絕緣桿上刻度記錄當前測試位置水深數(shù)值；
步驟二、打開電源，讀出輸出電流表讀數(shù)及連接在第二電極、第三電極之間的電壓表上的讀數(shù)并進行記錄，完成一個水深位置現(xiàn)場單次測量；為增加測量數(shù)據(jù)的準確性，可以在一個深度上多次讀出并記錄電流表、電壓表上顯示的數(shù)據(jù)；
步驟三、重復上述兩個步驟，完成不同水下深度電阻率測量的現(xiàn)場工作；
步驟四、依據(jù)上述步驟獲得的現(xiàn)場測試記錄數(shù)據(jù)，計算出各測試水深的水體電阻率。
工作原理
假設裝置中4個電極間的水體的電阻率相同，求在第一電極1和第四電極4輸出電流為i、第二電極2和第三電極3電位差為δu的情況下，第一電極1和第四電極4之間水體的電阻率ρ；
因為在水環(huán)境中，可將電場看作是均勻各向同性的全空間電場，故水中點電場r處的電位表達式為：
公式(1)中ur表示r點的電位，i表示電源輸出電流值，ρ表示電場中的電阻率，r表示電場中的某點距離點電源的距離；
根據(jù)公式(1)可得到兩個異性點電流源電場的水中某點電位表達式：
公式(2)中r1表示場中某點距離正電極的距離，r2表示該店距離負電極的距離；
在本發(fā)明中，因四個電極距離相同，即第一電極、第二電極，第二電極、第三電極，第三電極、第四電極距離均為l，可通過公式(2)得第二電極2處電位ua表達式為：
同理，第三電極3處電位ub表達式為：
通過公式(3)和公式(4)可得出第二電極2和第三電極3之間的電位差δu為：
由公式(5)可以得出水體電阻率ρ計算公式：
上式表明，只要現(xiàn)場測得通過第一電極1和第四電極4之間的電流i和第二電極2與第三電極3之間的電位差δu，就可以計算出第一電極1和第四電極4間水體電阻率ρ。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍之內(nèi)。