基于VC++的高密度电阻率法工作原理演示程序开发

赵博

摘 要：在地球物理专业课程的教学中，受限于静态的课件讲义形式，学习者理解方法原理存在相当的困难。所以设计良好的演示程序会给讲授者及学习者带来极大的便利。针对高密度电阻率法，本程序设计采用Visual C++ 6.0，对三种不同的（电极）排列，分别模拟仿真出系统动态测量与电阻率曲线绘制的过程。

关键词：高密度电阻率法；VC++；编程；演示程序

中图分类号：P631.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0005-03

Abstract： In the teaching of the course of Geophysics， it is very difficult for learners to understand the principle of method， which is limited by the static form of courseware handout. So a well-designed presentation program will bring great convenience to both the lecturer and the learner. In view of the high density resistivity method， this program design uses Visual C++ 6.0 respectively simulates the processes of system dynamic measurement and the resistivity curve drawing for three different （electrode） arrangements.

Keywords： high density resistivity method； VC++； programming； demonstration program

1 开发背景及意义

在资源勘探、工程监理等地質调查工作中，直流电阻率法已得到广泛应用。常规的直流电阻率法电极布设繁琐，电极移动频繁，测量数据量大，这在一定程度上制约了测量效率和测量精度。鉴于这一背景，近几年来，效率高，精度高，工作量小的高密度电阻率法以其独特的优势获得了极大发展，并被广泛地用于各类地质调查工作中。

从物理原理上看，高密度电阻率法与常规的电阻率法是一样的。对于常规的电阻率法，需要用测电仪测得测量电极间电位差与供入电流大小，然后代入公式求解出视电阻率值；而对于高密度电阻率法而言，需要对测线上所有测点进行单独的传统电法测量操作。并且，由于其本身具有的规模阵列的复杂特性，不同装置下测量系统排列方式的不同而导致的测点测量顺序的不同，单独某点只是阵列中所有工作的冰山一角。这样就使得刚接触这一方法理论的工作者对于高密度电阻率法测量系统的运作方式感到迷惑不已。

于是对于高密度电阻率法的学习者来说，需要明确以下两点：（1）各个测点上的视电阻率值是如何得到的；（2）对整个装置系统而言，数据的测量顺序又如何。这两点尤其是第二点，涉及到相当数量的数据，这就使得学习者很难真正的明了高密度电阻率法的工作原理。

如果能用一种可视化技术动态地将高密度电阻率法的工作过程演示出来，上述的困局就能得到很好解决，使学习者对高密度电阻率法这一用途广泛的勘探方法有直观明了的认识。基于以上原因，编写计算机程序，以实现高密度电阻率法动态演示的目的。

2 高密度电阻率法工作原理介绍

2.1 高密度电阻率法介绍

高密度电法指的是直流高密度电阻率法。高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法，是集测深和剖面法于一体的多装置、多极距的组合方法。野外测量时只需将全部电极（例如本设计所做的实验中用到的60根电极）沿测线等距布置，接着利用程控电极转换开关及微机工程电测仪便可实现数据的快速自动采集。采集后将测量数据送入计算机，可对数据进行处理分析，并依据处理结果给出地电断面的各项有用信息。显然，高密度电阻率法勘探技术的运用与发展，使电法勘探的智能化程度大大地向前迈了一步。

为了获得相关的数据资料，于野外进行实验。采用以WDJD-3多功能数字直流激电仪为测控主机，同时配以WDZJ-3系列多路电极转换器的高密度电阻率测量系统。该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件（如Surfer与Grafer等）配合使用，使解释工作更加方便直观。

程序设计所需的数据并不是通过测量系统得到的电阻率值，而是高密度条件下各种装置测点沿侧线移动时对应的电极编号变化顺序。通过对WDJD-3多功能数字直流激电仪进行设置，模拟在野外的工作情形，记录下所需的数据并编制成数据文件。

2.2 三种装置

高密度电法是由常规直流电法发展来的，其仪器一般是由普通直流电测量仪（电测仪）和电极转换开关组成。其中电测仪用于观测测量电极M，N间电位差？驻u和供电电极A，B回路中电流强度IAB。电测仪结构示意如图1。

阵列思想就是在勘探测量时同时把全部电极（几十至上百根）置于测线上，然后利用转换开关按设定好的顺序切换电极。

根据供电电极A、B和测量电极M、N四个电极的不同排列方式和极距大小，可以分为多种测量排列装置，例如本程序中演示的α装置（AMNB）、β装置（ABMN）、γ装置（AMBN）。

（1）α排列（温纳装置AMNB）

适用于固定断面扫描测量，电极是依A、M、N、B的顺序等间距排列的，即AM=MN=NB。其中供电极A、B连接供电线，测量电极M、N连接测量线。相邻电极的间距最小为一个电极极距，并随测量深度的增大而增大。同一深度上的测点构成一个剖面，多个剖面构成一个断面。

（2）β排列（偶极-偶极装置ABMN）

适用于固定断面扫描测量，电极是依A、B、M、N的顺序等间距排列的，即AB=BM=MN。其中供电极A、B连接供电线，测量电极M、N连接测量线。相邻电极的间距最小为一个电极极距，并随测量深度的增大而增大。同一深度上的测点构成一个剖面，多个剖面构成一个断面。

（3）γ排列（微分装置AMBN）

适用于固定断面扫描测量，电极是依A、M、B、N的顺序等间距排列的，即AM=MB=BN。其中供电极A、B连接供电线，测量电极M、N连接测量线。相邻电极的间距最小为一个电极极距，并随测量深度的增大而增大。同一深度上的测点构成一个剖面，多个剖面构成一个断面。

3 程序开发架构

根据要求，所开发的程序应该具有如下的功能特点：

（1）能够读入实验采集到的数据，并通过对数据结构的设计编排，使实验数据得到处理保存。

（2）能夠自由切换高密度电法装置类型，并以动态可视化的方式，演示出整个装置的工作原理。

（3）能够动态的绘制出各深度剖面上的视电阻率曲线。

（4）在演示过程中，能够暂停演示的进行，同时可以对演示速度进行调整。

4 程序成果演示

运行程序进入主界面，在窗口中初始化好地面测线、电极排列以及曲线显示区域。点击工具栏上的按钮调用不同的功能控制程序演示：

选择完装置类型后，程序演示开始，初始化的演示速度比较慢，在需要时可以使用变速按钮使演示变快；当需要停止演示时，点击暂停按钮即可。程序演示完毕，根据视电阻率区图的走势说明地下异常体是为低阻体，可能是球体，点击出现按钮，使窗口中出现低阻球体的示意图。

以上完成了程序设计的、所要求的功能目的，并较好的完成了计划中的要求与任务。

参考文献：

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[6]邓超文.高密度电法的原理及工程应用[J].韶关学院学报，2007（06）：65-67.

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