巖石光電特性測量裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明提供了一種巖石光電特性測量裝置及其使用方法，其中，該裝置包括：殼體；穩態激光發射器，位于所述殼體內，用于發射出照射在巖石樣品上的激光信號；樣品槽，位于所述殼體上，且位于所述穩態激光發射器的光路中心，用于放置巖石樣品；電源，位于所述殼體內，用于為放置在樣品槽上的巖石樣品提供電壓；示波器，通過導線與所述樣品槽中放置的巖石樣品相連，用于接收所述巖石樣品在所述穩態激光發射器發出的激光的照射下所產生的電信號，并將所述電信號轉換為波形信號進行顯示，其中，所述波形信號用于分析所述巖石樣品的光電特性。本發明解決了現有技術中無法對巖石的光電特性進行有效測量的問題，實現了對巖石光電特性的簡單有效的測量。
【專利說明】巖石光電特性測量裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及巖石勘測【技術領域】，特別涉及一種巖石光電特性測量裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]在光的照射下，某些物質內部的電子會被光子激發出來而形成電流，即光生電。在光線作用下，這些物質材料吸收光子能量，引起載流子濃度變化而導致材料電導率的變化稱為光電導效應。
[0003]然而，目前還沒有有效地測量巖石光電特性的方法。
【發明內容】
[0004]本發明實施例提供了一種巖石光電特性測量裝置，從而可以對巖石的光電特性進行測量，該裝置包括:
[0005]殼體；
[0006]穩態激光發射器，位于所述殼體內，用于發射出照射在巖石樣品上的激光信號；
[0007]樣品槽,位于所述殼體上,且位于所述穩態激光發射器的光路中心，用于放置巖石樣品；
[0008]電源，位于所述殼體內，用于為放置在所述樣品槽上的巖石樣品提供電壓；
[0009]示波器，通過導線與所述樣品槽中放置的巖石樣品相連，用于接收所述巖石樣品在所述穩態激光發射器發出的激光的照射下所產生的電信號，并將所述電信號轉換為波形信號進行顯示，其中，所述波形信號用于分析所述巖石樣品的光電特性。
[0010]在一個實施例中，所述樣品槽是可轉變角度的卡槽。
[0011]在一個實施例中，所述樣品槽上設置有電極，所述導線固定在所述電極的兩端，且所述電極與樣品槽上的巖石樣品接觸。
[0012]在一個實施例中，所述電極為接觸式叉指電極。
[0013]在一個實施例中，在所述殼體內還設置有處理器，與所述示波器相連，用于實時記錄所述示波器顯示的波形信號，并根據記錄的波形信號分析所述巖石樣品的光電特性。
[0014]在一個實施例中，所述穩態激光發射器為532nm波長激光發射器。
[0015]在一個實施例中，所述巖石光電特性測量裝置是手持式的。
[0016]在本例中，還提供了一種上述巖石光電特性測量裝置的使用方法，包括:
[0017]將巖石樣品置于樣品槽上，調整所述巖石樣品至位于穩態激光發射器的光路中心;
[0018]打開所述穩態激光發射器、電源和示波器；
[0019]記錄所述示波器上顯示的波形信號；
[0020]根據所述波形信號分析所述巖石樣品的光電特性。
[0021 ] 在一個實施例中，在記錄所述示波器上顯示的波形信號之前，所述方法還包括:
[0022]確定所述示波器上顯示波形信號的響應速度是否滿足預定要求；
[0023]如果不滿足，則減小所述示波器的輸入阻抗。
[0024]在本發明實施例中，提供了一種巖石光電特性測量裝置，該裝置中內置了穩態激光發射器和示波器，因此可以先通過穩態激光發射器發射出激光信號照射在巖石樣品中，然后通過示波器顯示巖石樣品在激光照射下所產生的波形信號，根據顯示的波形信號便可以實現對巖石樣品光電特性的分析，從而解決了現有技術中無法對巖石的光電特性進行有效測量的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的限定。在附圖中:
[0026]圖1是本發明實施例的巖石光電特性測量裝置的結構示意圖；
[0027]圖2是本發明實施例的巖石光電特性測量裝置的使用方法流程圖；
[0028]圖3是本發明實施例的叉指電極示意圖；
[0029]圖4是本發明實施例的光電特性表征示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本發明做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施方式及其說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0031]發明人考慮到，可以通過光電探測技術，利用穩態激光激發來獲取巖石的光電信號，通過對巖石的光電信號的分析，得到巖石的光電特性。
[0032]基于上述思想，在本例中，提供了一種巖石光電特性測量裝置，如圖1所示，該裝置包括:
[0033]殼體101 ;
[0034]穩態激光發射器102,位于殼體101內，用于發射出照射在巖石樣品上的激光信號;
[0035]樣品槽103,位于殼體101上,且位于穩態激光發射器102的光路中心,用于放置巖石樣品；
[0036]電源104,位于殼體101內，用于為放置在樣品槽上的巖石樣品提供電壓；
[0037]示波器105，通過導線與樣品槽103中放置的巖石樣品相連，用于接收巖石樣品在穩態激光發射器102發出的激光的照射下所產生的電信號，并將電信號轉換為波形信號進行顯示，其中，波形信號用于分析巖石樣品的光電特性。
[0038]在本例中，提供了一種巖石光電特性測量裝置，該裝置中內置了穩態激光發射器、穩壓源和示波器，因此可以先通過穩態激光發射器發射出激光信號照射在巖石樣品中，然后通過示波器顯示巖石樣品在激光照射下所產生的波形信號，根據顯示的波形信號便可以實現對巖石樣品光電特性的分析，從而解決了現有技術中無法對巖石的光電特性進行有效測量的問題，且測量方法簡單、測量成本低，對樣品巖石無損傷，對環境適應能力較強，適宜各種高溫高壓等惡劣環境，有助于實現巖石的實時檢測，并且因為將部件都封裝在了一個殼體內，使得該測量裝置可以攜帶。
[0039]上述穩態激光發射器102可以選擇532nm波長激光發射器，因為這種激光發射器光斑較小，且功率可進行適當調節，然而值得注意的是，上述532nm波長激光發射器僅是一種優選的實施例，還可以其它波長的激光發射器，例如808nm波長激光發射器、1064nm波長激光發射器等，因為這些激光發射器光斑較小，功率可進行適當調節。
[0040]具體的，因為需要測量巖石樣品在不同角度時候的電壓變化情況，可以將樣品槽103設置為可轉變角度的卡槽，這樣在需要測量巖石樣品不同角度的電壓變化時，僅通過卡槽來轉變角度即可，操作起來比較方便，其中，巖石樣品的形狀應該盡量規整，不能太大，以適應此便攜式測量裝置的要求。
[0041]因為巖石樣品在激光照射下產生的電信號需要傳輸到示波器，因此可以在樣品槽上設置有電極，然后導線固定在電極的兩端，為了實現更好地接觸和測量，電極和樣品槽上的巖石樣品需要直接接觸。上述的電極可以是如圖2所示的接觸式叉指電極。
[0042]考慮到巖石樣品在激光照射下產生的信號是比較微弱的，如果直接進行觀測不太容易，因此，在巖石樣品兩邊增加了一個電源，從而增強信號的強度，該電源可以是一個電池(例如9V的電池)，也可以是一個穩壓源。
[0043]為了實現對數據更為有效的記錄和分析處理，可以外接相應的電腦軟件，或者是在裝置內增加一個處理器，來實現數據的實時記錄和分析，例如，可以在殼體內設置一個處理器，該處理器與示波器相連，用于實時記錄示波器上的波形信號，并根據記錄的波形信號分析所述巖石樣品的光電特性。考慮到將巖石光電特性測量裝置設置為便攜式的，優選的可以在裝置中增加一個小型的處理器，這個處理器可以直接對數據進行處理，也可以在該處理器中增加無線模塊，將數據發送到裝置之外進行處理。
[0044]進一步的，該裝置可以設置為手持式的，這樣就可以隨身攜帶，使用起來比較方便，可移動性比較強，具體實現時，該巖石光電特性測量裝置可以按照以下大小進行制造:長500mm?800mm,寬300mm?500mm,高150mm?300mm,從而實現便攜式的需求，以便可以隨時進行巖石光電特性的測量。
[0045]在本例中，還提供了上述巖石光電特性測量裝置的使用方法，如圖3所示，包括:
[0046]步驟301:將巖石樣品置于樣品槽上，調整所述巖石樣品至位于穩態激光發射器的光路中心；
[0047]步驟302:打開所述穩態激光發射器、穩壓源和示波器；
[0048]步驟303:記錄所述示波器上顯示的波形信號；
[0049]步驟304:根據所述波形信號分析所述巖石樣品的光電特性。
[0050]為了保證示波器的響應速度，在具體實施時，可以通過減小示波器的輸入阻抗來減小電路的RC振蕩，從而提聞樣品的光電響應速度。例如:在記錄不波器上顯不的彳目號之前，還包括:確定所述示波器上顯示波形信號的響應速度是否滿足預定要求；如果不滿足，則減小所述示波器的輸入阻抗。
[0051]如圖4所示是在給樣品提供9V電壓的條件下，連續2次打開激光和關閉激光的情況下，示波器上顯示的光電信號(圖中縱坐標中的幅值代表電壓幅值)。由圖4可以很明顯地看到光照的影響，因為激光是照射在巖石樣品上的，因此使得樣品的光電導發生變化，從而產生了較明顯的光電信號，由此可以得出巖石具有較好的光電特性。
[0052]在上述實施例中，提供了一個便攜式巖石光電特性測量裝置，通過該測量裝置先獲取巖石在激光照射下的電信號，然后根據該電信號進行巖石的光電導特性的分析，具體的，通過設置穩態激光發射器，發出激光照射到巖石樣品上產生電信號，并將這些電信號通過示波器顯示出來，根據獲取的這些電信號就可以實現對巖石光電導特性的分析，操作起來比較簡單，可以對巖石樣品進行無損傷的探測，并且攜帶方便。
[0053]顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明實施例的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明實施例不限制于任何特定的硬件和軟件結合。
[0054]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明實施例可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種巖石光電特性測量裝置，其特征在于，包括: 殼體； 穩態激光發射器，位于所述殼體內，用于發射出照射在巖石樣品上的激光信號； 樣品槽，位于所述殼體上，且位于所述穩態激光發射器的光路中心，用于放置巖石樣品; 電源，位于所述殼體內，用于為放置在所述樣品槽上的巖石樣品提供電壓； 示波器，通過導線與所述樣品槽中放置的巖石樣品相連，用于接收所述巖石樣品在所述穩態激光發射器發出的激光的照射下所產生的電信號，并將所述電信號轉換為波形信號進行顯示，其中，所述波形信號用于分析所述巖石樣品的光電特性。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述樣品槽是可轉變角度的卡槽。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述樣品槽上設置有電極，所述導線固定在所述電極的兩端，且所述電極與樣品槽上的巖石樣品接觸。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述電極為接觸式叉指電極。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述殼體內還設置有處理器，與所述示波器相連，用于實時記錄所述示波器顯示的波形信號，并根據記錄的波形信號分析所述巖石樣品的光電特性。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述穩態激光發射器為532nm波長激光發射器。
7.如權利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于，所述巖石光電特性測量裝置是手持式的。
8.—種權利要求1至7中任一項所述的巖石光電特性測量裝置的使用方法，其特征在于，包括: 將巖石樣品置于樣品槽上，調整所述巖石樣品至位于穩態激光發射器的光路中心； 打開所述穩態激光發射器、電源和示波器； 記錄所述示波器上顯示的波形信號； 根據所述波形信號分析所述巖石樣品的光電特性。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，在記錄所述示波器上顯示的波形信號之前，所述方法還包括: 確定所述示波器上顯示波形信號的響應速度是否滿足預定要求； 如果不滿足，則減小所述示波器的輸入阻抗。
【文檔編號】G01N21/63GK104237176SQ201410479650
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】趙昆, 孫琦, 呂志清, 王金, 董晨 申請人:中國石油大學(北京)