引言
本次实验是为验证不同仪器在不同的极距、不同电极类型以及不同电压下的测量结果情况，以便观察装置在不同时间下测量数据是否有差别，以判别高密度电法仪器在进行单点的极化率测量时仪器的稳定性和实际的操作性。
一、激发极化法介绍
激发极化法(简称激电法)是以不同岩、矿石在人工电场作用下发生的物理和电化学效应(激发极化效应)的差异为基础的一种电法勘探方法。由于采用直流电场或交流电场都可以研究岩、矿石的激电效应，因而激发极化法又分为直流(时间域)激发极化法和交流(频率域)激发极化法两种。
激发极化法有某些显著的优点。利用它不仅可以发现致密状金属矿体，还能寻找其他电法难以发现的浸染状矿体。它受地形的影响小，还能完全去掉与岩石裂隙含水带以及浮土等因素有关的"非矿"异常。当矿体周围存在有浸染晕时，对激发极化法异常将起加强作用或扩展作用，因而有利于查明深部矿床。总之，激发极化法主要用于金属矿普查勘探中。在个别地区，也用于寻找地下水。
在一个完整的测量过程中，分为2个阶段，一是向地下供电的充电阶段，二是断电后地下电场随时间衰减的放电阶段，这充电和放电过程中，这种随时间缓慢变化的附加电场现象，称为激发极化效应（又称激电效应），以下为完整过程中电压的变化曲线（图1）。
图1.岩、矿石的充、放电特征曲线
通过激发极化效应，引入极化率参数，用于定量描述地下介质在施加和切断电流后，由于其电化学特性而产生附加（激发极化）电压的能力。极化率为一个无量纲参数，其表达式为：
η：表示极化率，U₂：表示二次场电压，U总：表示总场电压
二、实验设计
此次实验采用EDYG-60以及EDJD-3这2型仪器进行采集，其中EDYG-60使用铜电极，EDJD-3分别使用铜电极和不极化电极，3种装置在同一个地点，分别采用48极距、60极距、90极距条件下，在供电电压115V、229V、446V这3种电压下测量，每次测量10组数据，并且测量过程连续。
此次采集不同时间的极化率参数，在此仅关注第一个参数M1的极化率。根据极化率的计算公式，从理论上来看在极距相同的情况下，极化率不受电压或者电流改变的影响，根据此次实验的内容，此处不将电压对测量结果的影响作为单独讨论的内容。
图2.仪器示意图
图3.测试场地图
01数据分析
1.数据整理
以下表格为此次实验设计思路展示，包括对于不同变量的控制以及不同的类型设计。此次实验一共分为27个小类型，每个小类型重复测量10次，一共得到270组数据。再将以下类型按照实验目的分为9个对比组，每组单独成图，进行分析。以下进行详细展示：
表1
1.1 供电电压：115V，AB极距：48m，MN极距：16m
图4
1.2 供电电压：229V，AB极距：48m，MN极距：16m
图5
1.3 供电电压：464V，AB极距：48m，MN极距：16m
图6
1.4 供电电压：115V，AB极距：60m，MN极距：20m
图7
1.5供电电压：229V，AB极距：60m，MN极距：20m
图8
1.6 供电电压：464V，AB极距：60m，MN极距：20m
图9
1.7 供电电压：115V，AB极距：90m，MN极距：30m
图10
1.8 供电电压：229V，AB极距：90m，MN极距：30m
图11
1.9 供电电压：464V，AB极距：90m，MN极距：30m
图12
02 关于两种仪器在相同条件下的对比
根据极化率的计算表达式，从理论上来说在不改变极距的情况下，只改变供电电压值并不影响极化率。现将2型仪器，在相同电压、极距、电极下的数据提取进行对比，以判断2型仪器在极化率测量上是否存在明显差别。
对于仪器采集数据的稳定性和集中程度，一般采用方差值来判断，现将方差值和平均值提取出，一并作图（图13、图14）。从图中可看出，平均值绝大部分都集中在2.8和3.0上下，2型仪器差距仅为0.2%。在方差中可以看出，方差值稳定在0-0.1之间，偶尔有跳动也仅有0.18，其中差距可忽略。可以看出2型仪器在测量结果上的差异不大，且数值平稳，都在各自的测量范围内趋于稳定，数据离散程度很小。
以下展示提取数据所作的平均值图和方差值图（图13、图14）：
图13
图14
现引入相对差距值概念来进行数据分析，相对差距值为2数据之间的差值与其中一个数据的比值，以百分比形式表示，能清晰展示数值A相对于数值B的增长或减少比例。
下图为不同极距，不同电压下的相对差距值对比，一共30组数据的对比，可以明显看出无论是哪种情况下，2型仪器之间的数值都集中在0.01%-0.2%之间，完全可以说明2型仪器的测量结果差距非常小。（图15、图16、图17）
图15
图16
图17
03 关于铜电极与不极化电极在相同测量条件下的对比
由于铜电极在进行长时间通电时，由于电化学反应，电极自身也会产生极化效应，产生不属于地下介质所引发的多余电位，故在此将铜电极与不极化电极进行对比。
将对应的平均值和方差数据提取出，做成折线图。从对比数据中的方差值可以看出，不极化电极的数据方差相似，都集中在0.01附近。从平均值之中也可看出，2类电极数据值之差仅为0.1%，数据集中度高，说明采集过程相当稳定。
将提取数据进行作图，如下图所示（图18、图19）：
图18
图19
现对电极数据同样进行以上的相对差距检测，以检验不同的电极类型对最终测量结果的影响如何。
以下为3种极距，不同电压下的相对差距值对比，列出数据成图（图20、图21、图22），可以明显看出无论是哪种情况下，2类电极之间的数值大量集中在0.01%-0.1%之间，变化幅度很小，甚至优于仪器之间的差距，相对差距值基本小于0.15%。以此可以说明，在此类测试条件下，2类电极的差距非常之小。
图20
图21
图22
三、总结
根据以上结果，做出如下总结：
1.从以上分析可以看出，EDYG-60型和EDJD-3型高密度仪器在进行极化率测量时，面对一般干扰都表现出了较高的稳定性，保证了较好的数据质量。数据平均值集中在2.8%和3%上下，平均值差值始终小于0.2%，2型仪器之间的相对差距值始终小于0.15%。因此可以认定2型仪器在测量结果上的差异不大，数值平稳，无明显差别。
2.从数据来看，2类电极之间的差异同样较小，方差值都集中在0.01附近，差值几乎需要在百分位才能看出差别。对于平均值，2类电极数据值之差仅为0.1%，并且相对差距值几乎长期保持在1%之下。据此足以说明，2类电极的差别很小，采集的数据相似性非常高，在此类实验上无明显差别。