專利名稱：一種固體不極化電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及地震監(jiān)測，特別涉及一種固體不極化電極，用于傳感地震前兆信 息或地震地電場信息。
背景技術(shù)：
我國數(shù)字化地震地電場觀測起始于20世紀(jì)90年代，已經(jīng)逐步形成了覆蓋全國范 圍的自動化和網(wǎng)絡(luò)化的地電場觀測臺網(wǎng)。地震地電場觀測的基本原理為利用一對埋設(shè)在地 表以下的測量電極，測量該兩點之間的電位差，獲得地表天然電場，探測其場源特性及其隨 時間的變化。地震地電場觀測的主要特點是長期定點連續(xù)觀測，測量電極的極化穩(wěn)定性是 進(jìn)行這種以時間序列為主的觀測實踐中的最為關(guān)鍵的問題之一。由于測量電極的在地電場 觀測中的重要性，國內(nèi)外在這方面均開展了比較廣泛的研究工作。從20世紀(jì)90年代到本世紀(jì)初，希臘、法國、美國、俄羅斯、烏克蘭、日本等國家 相繼研究完成了多種類型的不極化電極，如桿狀Pb-PbC12液體不極化電極、倒立型柱狀 Pb-PbCl2液體不極化電極、柱狀Pb-PbC12固體不極化電極、Ag-AgCl固體不極化電極、以及 其它異形固體不極化電極等，并在多個方面(如肌^10\03410\3 、1 、0 等)研究中得到 應(yīng)用，其中以法國的Pb-PbC12固體不極化電極和日本的Ag-AgCl固體不極化電極的性能最 為優(yōu)越。我國在地震地電場測量中應(yīng)用較多的為金屬鉛板電極、金屬鉛柱電極和柱狀固體 不極化電極等。這些電極目前均存在極化電位的長期穩(wěn)定性不好等問題。其中，金屬鉛電 極的使用壽命比較長，在我國沿海地區(qū)(北京、天津、河北等省市地區(qū))普遍使用，但由于金 屬體直接與土壤大面積接觸，容易產(chǎn)生比較大的極化電位，電極極差可達(dá)幾十毫伏至上百 毫伏，且當(dāng)周圍介質(zhì)條件(如溫度、濕度、電解質(zhì)濃度等)發(fā)生改變時，會產(chǎn)生比較大的極化 漂移?，F(xiàn)有固體不極化電極，電極極差比較小，可以達(dá)到1毫伏以下，但其實際使用壽命比 較短，基本上在1至3年左右，同時由于其結(jié)構(gòu)的原因(僅靠電極底部的小接觸平面與土壤 接觸，容易造成接觸不良，使用需要一些特別的技術(shù)措施)，對埋設(shè)點附近的土壤巖性結(jié)構(gòu) 具有比較高的要求，很容易因為土壤巖性結(jié)構(gòu)不理想(如富含沙礫石等)，以及埋設(shè)方法不 當(dāng)造成接觸不良，也會產(chǎn)生極化不穩(wěn)定，對觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生比較大的影響?？傮w而言，“長期定點連續(xù)觀測”是地震地電場觀測區(qū)別于電法勘探測量的最主要 方面，測量電極的長期極化穩(wěn)定性是地電場觀測中必須解決的重要技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的極化電位長期穩(wěn)定性差的問題，以及解決不極化電極 與土壤介質(zhì)的接觸中存在不穩(wěn)定的問題，本實用新型實施例提供了一種固體不極化電極。 所述技術(shù)方案如下—種固體不極化電極，包括內(nèi)部中空的電極主體，分別與電極主體的上端和下端 固定連接的頂蓋及底蓋，由頂蓋穿出的電極引線，設(shè)于電極主體內(nèi)部并與電極引線相連的金屬電極，其中，電極主體內(nèi)填充電解質(zhì)，底蓋的端面和周壁局部或整體的嵌有活性滲透材 料，所述底蓋上部設(shè)有與之一體的隔板，所述隔板將所述電極主體分隔成上、下的兩個腔 體，所述隔板上設(shè)有連通孔，所述下腔體對應(yīng)的周壁上局部設(shè)有通孔或整體設(shè)有通槽，所述 通孔或通槽內(nèi)填充活性滲透材料。具體地，作為優(yōu)選，所述通孔為多個，均勻或不均勻的設(shè)置于所述下腔體對應(yīng)的周壁上。具體地，作為優(yōu)選，所述電極主體采用尼龍材料制成，所述底蓋及隔板也是采用尼 龍材料制成。進(jìn)一步地，為了保護(hù)所述電極引線，伸出所述頂蓋的電極引線的外部套有引線保 護(hù)套。本實用新型實施例提供的技術(shù)方案的有益效果是相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型采 用了在底蓋上設(shè)置帶有連通孔的隔板結(jié)構(gòu)，和在底蓋的端面和周壁同時鑲嵌活性滲透材料 等技術(shù)措施，能夠有效調(diào)節(jié)電極內(nèi)部電解質(zhì)與外部土壤介質(zhì)的接觸和離子交換，達(dá)到了增 強(qiáng)電極長期使用極化穩(wěn)定性的目的，提高了使用的穩(wěn)定性和可靠性，并有效提高電極的使 用壽命，一般壽命8-10年。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中使用的附圖 作一簡單地介紹，顯而易見地，下面所列附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型實施例提供的固體不極化電極的整體結(jié)構(gòu)剖視圖。附圖中，各標(biāo)號所代表的組件列表如下1電極引線，2引線保護(hù)套，3頂蓋，4焊接，5電極主體，6金屬電極，7電解質(zhì)，8隔 板，9下空腔，10底蓋，11通孔，12連通孔。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新 型實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。如圖1所示，本實用新型實施例所述的一種固體不極化電極，是在Pb_PbC12技術(shù) 方案基礎(chǔ)之上做的改進(jìn)，所述電極包括內(nèi)部中空的電極主體5，分別與電極主體5的上端和 下端固定連接的頂蓋3及底蓋10，由頂蓋3穿出的電極引線1，設(shè)于電極主體5內(nèi)部并與電 極引線1相連的金屬電極6，其中，電極主體5內(nèi)填充電解質(zhì)7，底蓋10的端面局部或整體 的嵌有活性滲透材料，所述底蓋10上部設(shè)有與之一體的隔板8，所述隔板8將所述電極主體 5分隔成上、下的兩個腔體，所述隔板8上設(shè)有連通孔12。連通孔12可以是圓孔或其他形 狀的孔。本例中，所述頂蓋3及底蓋10與電極主體5的固定連接為螺紋連接，可以比較方 便的對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行維護(hù)。具體實施時，還可以采用粘接。通過連通孔12能夠有 效調(diào)節(jié)電極內(nèi)部電解質(zhì)7與外部土壤介質(zhì)的離子交換，達(dá)到增強(qiáng)電極長期使用極化穩(wěn)定性 的目的。為了改變不極化電極只能通過底部與大地土壤介質(zhì)接觸的工作方式，解決不極化電極與土壤介質(zhì)的接觸中存在不穩(wěn)定的問題，所述下腔體9對應(yīng)的周壁上局部設(shè)有通孔 11，所述通孔11內(nèi)填充活性滲透材料，具體實施時，所述下腔體9對應(yīng)的周壁上還可以整體 設(shè)有一圈通槽，所述通槽內(nèi)填充活性滲透材料，因此本實用新型改為由底部和四周的通孔 11(或通槽)同時與土壤介質(zhì)接觸，同時底部與四周通孔11(或通槽)之間的距離以接觸點 電位基本相等(或相當(dāng))為原則，這種方式可以提高電極使用的穩(wěn)定性和靈活性，改變了只 有底部接觸可能帶來的使用過程中的不穩(wěn)定性。具體地，所述通孔11為多個，可以是圓孔或其他形狀的孔，均勻或不均勻的設(shè)置 于所述下腔體9對應(yīng)的周壁上。本例中，通孔11為圓孔，數(shù)量為多個。雖然背景技術(shù)中所述的日本的Ag-AgCl電極具有非常良好的長期穩(wěn)定性能，由于 其主體材料為致密性陶瓷，其主要使用于海底電場測量，其制作方法比較復(fù)雜，需要一系列 緊密設(shè)備和工作環(huán)境，并且陶瓷本身的堅固性欠佳，在使用中需要特別保護(hù)。所以，本實用 新型電極采用了國內(nèi)外比較通行的Pb-PbCl2技術(shù)方案。但目前的Pb-PbCl2不極化電極基 本上均采用絕緣PVC管材作為主體材料，該結(jié)構(gòu)在制作和使用過程中，容易在外部機(jī)械沖 力和壓力作用下，產(chǎn)生變形和開裂，造成其內(nèi)部電解質(zhì)的流失，從而影響電極的長期穩(wěn)定使 用。具體地，本例中，本實用新型電極的主體結(jié)構(gòu)并采用了絕緣性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、柔韌 性較高的聚酰胺合成纖維材料即尼龍作為電極主體5。所述底蓋10及隔板8也是采用尼龍 材料制成。所述活性滲透材料一般為木材或陶瓷，本例中采用高致密性木材。進(jìn)一步地，為了保護(hù)所述電極引線1，伸出所述頂蓋3的電極引線1的外部套有引 線保護(hù)套2，使得該主體電極在使用時可以和套接在電極引線1上的絕緣保護(hù)管(PVC管或 鋁塑管等)拼接并密封，達(dá)到長期保護(hù)電極引線1不受外部環(huán)境破壞的目的，增加了電極使 用的長期穩(wěn)定性。參見圖1，本實用新型固體不極化電極的制作步驟如下(1)、將電極引線1 (本例選用絕緣金屬銅導(dǎo)線)與金屬電極6 (本例選用鉛柱)進(jìn) 行焊接4，然后與加工好的尼龍頂蓋3穿接并用熱膠密封；(2)、將加工好的含有隔板8的底蓋10的底端面的整體(本例選用)和通孔11用 活性滲透材料封堵，預(yù)留一至二個通孔11作電解質(zhì)7容量調(diào)節(jié)用；(3)、將穿接并膠結(jié)了電極引線1的尼龍頂蓋3與尼龍電極主體5對接，在對接處 利用密封圈密封或膠結(jié)；(4)、將電解質(zhì)7填充到尼龍電極主體5中；(5)、將底蓋10與填充了電解質(zhì)7的尼龍電極主體5對接，并將對接處利用密封圈 密封或膠結(jié)；(6)、通過預(yù)留的未封堵通孔11，調(diào)節(jié)和補(bǔ)充電解質(zhì)7容量，然后將該預(yù)留通孔11 利用活性滲透材料封堵。綜上所述，本實用新型固體不極化電極具有結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定、堅固耐用、使用 簡便、便于維護(hù)的優(yōu)點。本實用新型電極已經(jīng)開展了一系列實驗室測試和野外試驗工作(參見測試報告 和試驗報告)，其技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到和超過了國內(nèi)外同類電極的技術(shù)水平，實驗室測試指標(biāo) 如下(在飽和NaCl溶液中穩(wěn)定24小時以后測試)
5[0032](1)極化電位差^ 0. ImV ；(2)短期穩(wěn)定性彡0. lmV/d ；(3)極化噪聲^ 0. 01mV/60s ；(4)頻帶寬度DC IMHz ；(5)線形度誤差優(yōu)于0. 01 % ；(6)電極內(nèi)阻彡100 Ω。臺站野外試驗測試表明，該電極的極化電位差比較小，電極在埋設(shè)使用時性能比 較穩(wěn)定，電極性能的一致性比較好，觀測數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，能夠反映地電場的基本變化特性寸。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種固體不極化電極，包括內(nèi)部中空的電極主體，分別與電極主體的上端和下端固定連接的頂蓋及底蓋，由頂蓋穿出的電極引線，設(shè)于電極主體內(nèi)部并與電極引線相連的金屬電極，其中，電極主體內(nèi)填充電解質(zhì)，底蓋的端面局部或整體的嵌有活性滲透材料，其特征在于，所述底蓋上部設(shè)有與之一體的隔板，所述隔板將所述電極主體分隔成上、下的兩個腔體，所述隔板上設(shè)有連通孔，所述下腔體對應(yīng)的周壁上局部設(shè)有通孔或整體設(shè)有通槽，所述通孔或通槽內(nèi)填充活性滲透材料。
2.如權(quán)利要求1所述的固體不極化電極，其特征在于所述通孔為多個，均勻或不均勻 的設(shè)置于所述下腔體對應(yīng)的周壁上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的固體不極化電極，其特征在于所述電極主體采用尼龍材 料制成，所述底蓋及隔板也是采用尼龍材料制成。
4.如權(quán)利要求3所述的固體不極化電極，其特征在于伸出所述頂蓋的電極引線的外 部套有引線保護(hù)套。
專利摘要本實用新型提供了一種固體不極化電極，包括內(nèi)部中空的電極主體，分別與電極主體的上端和下端固定連接的頂蓋及底蓋，由頂蓋穿出的電極引線，設(shè)于電極主體內(nèi)部并與電極引線相連的金屬電極，其中，電極主體內(nèi)填充電解質(zhì)，底蓋的端面局部或整體的嵌有活性滲透材料，所述底蓋上部設(shè)有與之一體的隔板，所述隔板將所述電極主體分隔成上、下的兩個腔體，所述隔板上設(shè)有連通孔，所述下腔體對應(yīng)的周壁上局部設(shè)有通孔或整體設(shè)有通槽，所述通孔或通槽內(nèi)填充活性滲透材料。本實用新型能夠有效調(diào)節(jié)電極內(nèi)部電解質(zhì)與外部土壤介質(zhì)的接觸和離子交換，達(dá)到增強(qiáng)電極長期使用極化穩(wěn)定性的目的，提高了使用的穩(wěn)定性和可靠性，并有效提高電極的使用壽命，一般壽命8-10年。
文檔編號G01V1/00GK201765333SQ20102025798
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者席繼樓 申請人:席繼樓