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仪器特点

2009-08-04 17:10:24
仪器特点
1.超强场源(大电流):
我国著名的地球物理学家,原北京地质学院电法教授付良魁老师在1956年讲授电法专业课时指出:“人工电法勘探要想取得好的地质效果,‘最笨’的但也是最好的办法就是增强供电场源”。目前野外的工业电流干扰极大,其信噪比是50年代的几十或几百分之一,所以就必须增加几十到几百倍的场源功率,用以压制这种强大的干扰。否则二次衰减曲线能用于解释的延时长度只有2到3毫秒,这样解释出的勘探深度太浅。EMRS-3型仪由于供电电流高达2000安培,故在一般地层上V2曲线延时可达32毫秒,这就大大的增加了勘探深度。
40年前,前苏联和美国都用过1000安培的大型发电机,并取得一定的地质效果。那个年代增加供电功率和增加供电设备的体积重量成正比。例如当时2000安培发电设备需两辆大型汽车拖动,而EMRS-3型仪采用特殊技术,即1978年的研究成果—《脉冲压缩技术在电法勘探中的应用》将所有的供电与测量设备装在一支箱内,勘探人员可以携带供2000A的仪器在地形恶劣的山区进行勘探工作,这个科研成果便是我所强场源的“专利”。
2、装置轻便(小线圈):
为了选择最佳类型的装置与我所研制的仪器相配套,我所曾进行过很长时间的野外装置对比试验。内容有:大回线、重叠回线,中心回线,中心探头(磁芯探头),分离回线(接收有线圈与探头之分)等。电偶极的装置缺点很多,故未进行试验。
1)分离回线装置的场源利用率太低,试验结果供圈圈边与接收圈边离开不远,有用信号弱的无法检测,故不能采用。
2)中心回线与中心探头和很小的重叠回线(例1.5m×1.5m)的异常响应向晚期偏移,这很不利,因为晚期的信噪比越来越小,测量精度越来越低,故也不选用。
3)重叠回线我所试验过十多种,由2Km×2km—1.5m×1.5m。最后我们根据曲线形态和异常“衬度”及操作轻便等条件,最终选择了3m×3m的重叠回线。供电回线越大,则中心场强越小,则V2响应就小,同时横向分辨率越低,加之装置的自感L和互感M都大,使V2曲线产生畸变。
著名美国TEM专家B.R.Spies在《导电覆盖区时间域电磁观测的解释与设计》一文中写道:“……我们看,曲线从顶部层电导率分开的时间,对所有线框尺寸来说都是颇为稳定的,这就告诉我们影响勘探深度的重要因素是采样时间,而不是线框的大小,同时也指出所有的比上层深度小的线框尺寸,都给出同样归一化的响应,因此,这时线框可以看成是偶极”。(注:采样时间也称V2延时时间)
前苏联的电法专家在《脉冲感应电法勘探》一书中的近区建场测深一节中写道:“……其它条件相同的情况下,从远区转为近区工作,可以提高几倍的勘探深度”。(注:远区即装置边长大于探测深度;近区即装置边长小于探测深度),这是因为供圈的减小,其中心一次场强增加,所以能够增加勘探深度。从装置的操作方便程度来看,例如3m×3m的线圈一个人可以的携带上山,而200m×200m的线圈则需要车载,两者的工作效率差别太大。如若地形不好,前者仍能测到四五十个物理点,而后者一天最多只能测几个物理点,有些地形甚至无法开展工作。
3、单向脉冲供电
较早时期,国外也有单向脉冲供电的设备,后来因为噪声干扰越来越大,特别是“慢变化”的干扰,于是采取双向叠加供电,用以增加滤波性能,故近20年来很少使用单向脉冲供电者,但是双向供电带来的不利因素严重的影响了勘探深度,因为由双向供电波形的富氏变换得知它的频谱是不含直流分量的线谱,故勘探浅。而单向供电的频谱为含有直流分量的连续谱,故勘探的深,频率测深方法将低频段设计的很低就是这个原理。故我所仪器均采用单向供电。该方法滤波与平滑性差些,则采用增强供电电流与以弥补。
4、左、右手供电
供电的方面(左右手螺旋)在一个测区不能改变,因为在勘探的某些地层上,从右手改为左手供电,则衰减曲线的形态区别很大,因此这种地质信息有其特殊的用途。左右手供电实验过程中,发现有些构造带在强电流激发下,其原始的二次曲线中有频率为1KHZ的震荡现象,当离开测点100米时正常了,而这点和地震资料对应的很准,我们给这种震荡命名为“f。曲线”,但是如果采取双向供电,小电流多次叠加平均,则看不到这种现象。在某些构造带上,反向供电时二次曲线完全和常规的衰减曲线不同,而是成W形态。我们称之为“W曲线”,这种曲线在双向供电的仪器中被平均掉了,故不能出现。
5、叠加次数。
人工电法勘探采用多次供电叠加的方法是原始数据处理的有效手段,当信噪比很小时,采用多次叠加平均的办法,虽然可使曲线的光滑度得到改善,但是噪声电平在响应值中占的“权”仍然很大,实验结果说明叠加次数不能太多,叠加次数太多就把比较弱的异常(低阻)平均掉了,或平均出了假异常,用1200A以上的大电流供电,视干扰情况叠加8—32次足够。有关叠加次数问题在误差理论书刊中早有论述。
6、解释手段
  物探的解释方法通常分三种:定性、半定量和定量解释。但是,TEM由于公式过于简单,公式中的装置系数有误,故即便在均匀半空间地层上的剖面图也呈“面条状”,故不能使用。TEM定量解释则必须要测区的初始参数(地电模型),而这个条件一般不易满足,于是很多勘探单位拿不出定量解释结果。所以目前看到的勘探报告一般是ρt剖面图。不能做到分层定厚,也不能准确地定出矿体的产状和深度。
   常见的定量解释公式中,由于存在重叠回线供圈参数的错误,解释结果误差极大,也无法使用。
   我所采用解释的方法是用大量的野外已知测区的实例原始数据与正演公式一起求出一个“标定系数”用以标定剖面中的响应值。然后再做反演解释,而公式中的最小二乘法拟合部分是正确的,故解释结果可用。当然这还是需要初始参数。
  如上所述,TEM的最好定量解释手段是“无初参定量解释”这项研究成果已经进入到实践阶段,不久可达到实用水平。
7、供电、测量一体装置,解决了同步装置给数据采集带来的不便和误差。
8、手提电脑主控,提供了超大容量的存储空间、简洁的人机对话界面,实时观察野外数据采集质量和初步处理采集数据。
 
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