专利名称：一种固体不极化电极的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及地震监测，特别涉及一种固体不极化电极，用于传感地震前兆信 息或地震地电场信息。
背景技术：
我国数字化地震地电场观测起始于20世纪90年代，已经逐步形成了覆盖全国范 围的自动化和网络化的地电场观测台网。地震地电场观测的基本原理为利用一对埋设在地 表以下的测量电极，测量该两点之间的电位差，获得地表天然电场，探测其场源特性及其随 时间的变化。地震地电场观测的主要特点是长期定点连续观测，测量电极的极化稳定性是 进行这种以时间序列为主的观测实践中的最为关键的问题之一。由于测量电极的在地电场 观测中的重要性，国内外在这方面均开展了比较广泛的研究工作。从20世纪90年代到本世纪初，希腊、法国、美国、俄罗斯、乌克兰、日本等国家 相继研究完成了多种类型的不极化电极，如杆状Pb-PbC12液体不极化电极、倒立型柱状 Pb-PbCl2液体不极化电极、柱状Pb-PbC12固体不极化电极、Ag-AgCl固体不极化电极、以及 其它异形固体不极化电极等，并在多个方面(如肌^10\03410\3 、1 、0 等)研究中得到 应用，其中以法国的Pb-PbC12固体不极化电极和日本的Ag-AgCl固体不极化电极的性能最 为优越。我国在地震地电场测量中应用较多的为金属铅板电极、金属铅柱电极和柱状固体 不极化电极等。这些电极目前均存在极化电位的长期稳定性不好等问题。其中，金属铅电 极的使用寿命比较长，在我国沿海地区(北京、天津、河北等省市地区)普遍使用，但由于金 属体直接与土壤大面积接触，容易产生比较大的极化电位，电极极差可达几十毫伏至上百 毫伏，且当周围介质条件(如温度、湿度、电解质浓度等)发生改变时，会产生比较大的极化 漂移。现有固体不极化电极，电极极差比较小，可以达到1毫伏以下，但其实际使用寿命比 较短，基本上在1至3年左右，同时由于其结构的原因(仅靠电极底部的小接触平面与土壤 接触，容易造成接触不良，使用需要一些特别的技术措施)，对埋设点附近的土壤岩性结构 具有比较高的要求，很容易因为土壤岩性结构不理想(如富含沙砾石等)，以及埋设方法不 当造成接触不良，也会产生极化不稳定，对观测数据产生比较大的影响。总体而言，“长期定点连续观测”是地震地电场观测区别于电法勘探测量的最主要 方面，测量电极的长期极化稳定性是地电场观测中必须解决的重要技术问题。
实用新型内容为了解决现有技术中存在的极化电位长期稳定性差的问题，以及解决不极化电极 与土壤介质的接触中存在不稳定的问题，本实用新型实施例提供了一种固体不极化电极。 所述技术方案如下—种固体不极化电极，包括内部中空的电极主体，分别与电极主体的上端和下端 固定连接的顶盖及底盖，由顶盖穿出的电极引线，设于电极主体内部并与电极引线相连的金属电极，其中，电极主体内填充电解质，底盖的端面和周壁局部或整体的嵌有活性渗透材 料，所述底盖上部设有与之一体的隔板，所述隔板将所述电极主体分隔成上、下的两个腔 体，所述隔板上设有连通孔，所述下腔体对应的周壁上局部设有通孔或整体设有通槽，所述 通孔或通槽内填充活性渗透材料。具体地，作为优选，所述通孔为多个，均勻或不均勻的设置于所述下腔体对应的周壁上。具体地，作为优选，所述电极主体采用尼龙材料制成，所述底盖及隔板也是采用尼 龙材料制成。进一步地，为了保护所述电极引线，伸出所述顶盖的电极引线的外部套有引线保 护套。本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是相比现有技术，本实用新型采 用了在底盖上设置带有连通孔的隔板结构，和在底盖的端面和周壁同时镶嵌活性渗透材料 等技术措施，能够有效调节电极内部电解质与外部土壤介质的接触和离子交换，达到了增 强电极长期使用极化稳定性的目的，提高了使用的稳定性和可靠性，并有效提高电极的使 用寿命，一般寿命8-10年。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图 作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域 普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例提供的固体不极化电极的整体结构剖视图。附图中，各标号所代表的组件列表如下1电极引线，2引线保护套，3顶盖，4焊接，5电极主体，6金属电极，7电解质，8隔 板，9下空腔，10底盖，11通孔，12连通孔。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型实施方式作进一步地详细描述。如图1所示，本实用新型实施例所述的一种固体不极化电极，是在Pb_PbC12技术 方案基础之上做的改进，所述电极包括内部中空的电极主体5，分别与电极主体5的上端和 下端固定连接的顶盖3及底盖10，由顶盖3穿出的电极引线1，设于电极主体5内部并与电 极引线1相连的金属电极6，其中，电极主体5内填充电解质7，底盖10的端面局部或整体 的嵌有活性渗透材料，所述底盖10上部设有与之一体的隔板8，所述隔板8将所述电极主体 5分隔成上、下的两个腔体，所述隔板8上设有连通孔12。连通孔12可以是圆孔或其他形 状的孔。本例中，所述顶盖3及底盖10与电极主体5的固定连接为螺纹连接，可以比较方 便的对其内部结构和性能进行维护。具体实施时，还可以采用粘接。通过连通孔12能够有 效调节电极内部电解质7与外部土壤介质的离子交换，达到增强电极长期使用极化稳定性 的目的。为了改变不极化电极只能通过底部与大地土壤介质接触的工作方式，解决不极化电极与土壤介质的接触中存在不稳定的问题，所述下腔体9对应的周壁上局部设有通孔 11，所述通孔11内填充活性渗透材料，具体实施时，所述下腔体9对应的周壁上还可以整体 设有一圈通槽，所述通槽内填充活性渗透材料，因此本实用新型改为由底部和四周的通孔 11(或通槽)同时与土壤介质接触，同时底部与四周通孔11(或通槽)之间的距离以接触点 电位基本相等(或相当)为原则，这种方式可以提高电极使用的稳定性和灵活性，改变了只 有底部接触可能带来的使用过程中的不稳定性。具体地，所述通孔11为多个，可以是圆孔或其他形状的孔，均勻或不均勻的设置 于所述下腔体9对应的周壁上。本例中，通孔11为圆孔，数量为多个。虽然背景技术中所述的日本的Ag-AgCl电极具有非常良好的长期稳定性能，由于 其主体材料为致密性陶瓷，其主要使用于海底电场测量，其制作方法比较复杂，需要一系列 紧密设备和工作环境，并且陶瓷本身的坚固性欠佳，在使用中需要特别保护。所以，本实用 新型电极采用了国内外比较通行的Pb-PbCl2技术方案。但目前的Pb-PbCl2不极化电极基 本上均采用绝缘PVC管材作为主体材料，该结构在制作和使用过程中，容易在外部机械冲 力和压力作用下，产生变形和开裂，造成其内部电解质的流失，从而影响电极的长期稳定使 用。具体地，本例中，本实用新型电极的主体结构并采用了绝缘性能好、化学性质稳定、柔韧 性较高的聚酰胺合成纤维材料即尼龙作为电极主体5。所述底盖10及隔板8也是采用尼龙 材料制成。所述活性渗透材料一般为木材或陶瓷，本例中采用高致密性木材。进一步地，为了保护所述电极引线1，伸出所述顶盖3的电极引线1的外部套有引 线保护套2，使得该主体电极在使用时可以和套接在电极引线1上的绝缘保护管(PVC管或 铝塑管等)拼接并密封，达到长期保护电极引线1不受外部环境破坏的目的，增加了电极使 用的长期稳定性。参见图1，本实用新型固体不极化电极的制作步骤如下(1)、将电极引线1 (本例选用绝缘金属铜导线)与金属电极6 (本例选用铅柱)进 行焊接4，然后与加工好的尼龙顶盖3穿接并用热胶密封；(2)、将加工好的含有隔板8的底盖10的底端面的整体(本例选用)和通孔11用 活性渗透材料封堵，预留一至二个通孔11作电解质7容量调节用；(3)、将穿接并胶结了电极引线1的尼龙顶盖3与尼龙电极主体5对接，在对接处 利用密封圈密封或胶结；(4)、将电解质7填充到尼龙电极主体5中；(5)、将底盖10与填充了电解质7的尼龙电极主体5对接，并将对接处利用密封圈 密封或胶结；(6)、通过预留的未封堵通孔11，调节和补充电解质7容量，然后将该预留通孔11 利用活性渗透材料封堵。综上所述，本实用新型固体不极化电极具有结构新颖、性能稳定、坚固耐用、使用 简便、便于维护的优点。本实用新型电极已经开展了一系列实验室测试和野外试验工作(参见测试报告 和试验报告)，其技术性能指标达到和超过了国内外同类电极的技术水平，实验室测试指标 如下(在饱和NaCl溶液中稳定24小时以后测试)
5[0032](1)极化电位差^ 0. ImV ；(2)短期稳定性彡0. lmV/d ；(3)极化噪声^ 0. 01mV/60s ；(4)频带宽度DC IMHz ；(5)线形度误差优于0. 01 % ；(6)电极内阻彡100 Ω。台站野外试验测试表明，该电极的极化电位差比较小，电极在埋设使用时性能比 较稳定，电极性能的一致性比较好，观测数据稳定可靠，能够反映地电场的基本变化特性寸。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
权利要求一种固体不极化电极，包括内部中空的电极主体，分别与电极主体的上端和下端固定连接的顶盖及底盖，由顶盖穿出的电极引线，设于电极主体内部并与电极引线相连的金属电极，其中，电极主体内填充电解质，底盖的端面局部或整体的嵌有活性渗透材料，其特征在于，所述底盖上部设有与之一体的隔板，所述隔板将所述电极主体分隔成上、下的两个腔体，所述隔板上设有连通孔，所述下腔体对应的周壁上局部设有通孔或整体设有通槽，所述通孔或通槽内填充活性渗透材料。
2.如权利要求1所述的固体不极化电极，其特征在于所述通孔为多个，均勻或不均勻 的设置于所述下腔体对应的周壁上。
3.如权利要求1或2所述的固体不极化电极，其特征在于所述电极主体采用尼龙材 料制成，所述底盖及隔板也是采用尼龙材料制成。
4.如权利要求3所述的固体不极化电极，其特征在于伸出所述顶盖的电极引线的外 部套有引线保护套。
专利摘要本实用新型提供了一种固体不极化电极，包括内部中空的电极主体，分别与电极主体的上端和下端固定连接的顶盖及底盖，由顶盖穿出的电极引线，设于电极主体内部并与电极引线相连的金属电极，其中，电极主体内填充电解质，底盖的端面局部或整体的嵌有活性渗透材料，所述底盖上部设有与之一体的隔板，所述隔板将所述电极主体分隔成上、下的两个腔体，所述隔板上设有连通孔，所述下腔体对应的周壁上局部设有通孔或整体设有通槽，所述通孔或通槽内填充活性渗透材料。本实用新型能够有效调节电极内部电解质与外部土壤介质的接触和离子交换，达到增强电极长期使用极化稳定性的目的，提高了使用的稳定性和可靠性，并有效提高电极的使用寿命，一般寿命8-10年。
文档编号G01V1/00GK201765333SQ20102025798
公开日2011年3月16日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者席继楼 申请人:席继楼