EMRS-3型瞬變電磁儀簡介

1、EMRS -3 型電磁勘探儀簡介、八前言西安強源物探研究所于 1988 年研制出第一代 TEM 設備- “ LC 型電法勘探系統(tǒng)”以來，到現(xiàn)在已連續(xù)研制成第六代設備 - “ EMRS- 3型電磁勘探儀 ”。供電電流由 LC 儀的 200 安培提 高到 3 型的 2000 安培，勘探深度由最初約 400 米提高到目前的 約 2000 米。儀器的不斷改進， 使其功能可以解決國家提出的 “危 機礦山接替資源找礦 ”以及 “攻深探盲 ”等重大地質任務。特別是 采用“標定系數(shù) ”解釋手段，可以排除正 .反演公式中的 （分離回線 正確）錯誤部分 ,使得一維反演方法得以應用。一、特點1. 超強場源： 我國著

2、名的地球物理學家， 原北京地質學院電法教授付良魁 老師在 1956 年講授電法專業(yè)課時指出： “人工電法勘探要想取 得好的地質效果， “最笨”的但也是最好的辦法就是增強供電場 源”。目前野外的工業(yè)電流干擾極大， 其信噪比是 50 年代的幾十 或幾百分之一， 所以就必須增加幾十到幾百倍的場源功率， 用以 壓制這種強大的干擾。 否則二次衰減曲線能用于解釋的延時長度 只有 2 到 3 毫秒，這樣解釋出的勘探深度太淺。 EMRS- 3 型儀 由于供電電流高達 2000 安培，故在一般地層上 V2 曲線延時可達 32 毫秒，這就大大的增加了勘探深度。當信噪比很小時，采用多次疊加平均的辦法，雖然可使曲線

3、的光滑度得到改善，但是噪聲電平在響應值中占的“權”仍然很 大，所以有時將異常平均掉了，或平均出了假異常，這在誤差理 論中已有論述。30 年前，前蘇聯(lián)和美國都用過 1000安培的大型發(fā)電機，同 時也用過 5 米邊長的小線框， 并取得一定的地質效果。 那個年代 增加供電功率和增加供電設備的體積重量成正比。 例如當時 2000 安培發(fā)電設備需兩輛大型汽車拖動，而 EMRS- 3 型儀采用特殊 技術，將所有的供電與測量設備裝在一支箱內， 勘探人員可以攜 帶儀器在地形惡劣的山區(qū)進行勘探工作， 這個科研成果便是我所 的“專利”。超強場源的響應值，不僅可以用電阻率來“分層定厚” ，同 時還可以看到與地質結構

4、有關的信息，這個響應值 AV/I在弱場 源時都認為是常數(shù)，而當電流I大過100安培時，則AV/I不是常 數(shù)，例如，金屬礦的異?！耙r度”隨電流 I的增加而增加，這對 深礦、小礦的勘探非常有利。2、裝置輕便：建所前在書刊文獻中就看到過多種測量裝置（包括電偶極），但這些資料無法對比，也就無法選擇理想的裝置。建所以后，為 了選擇最佳類型的裝置與我所研制的儀器相配套，曾進行過很長時間的野外裝置對比試驗。內容有：重疊回線，中心回線，中心探頭（磁芯探頭），分離回線（接收有線圈與探頭之分）等。電偶極的裝置缺點很多， 故未進行試驗。1）分離回線裝置的場源利用率太低，試驗結果供圈圈邊與接收圈邊離開不遠，有用信號弱

5、的無法檢測，故不能采用。2）中心回線與中心探頭和很小的重疊回線（例 1.5m*1.5m ） 的異常響應向晚期偏移， 這很不利，因為晚期的信噪比越來 越小，測量精度越來越低，故也不選用。3）重疊回線我所試驗過十多種，由 2Km*2km 1.5m*1.5m。最后我們根據(jù)曲線形態(tài)和異?！耙r度”及操作輕便等條件，最終選擇了 3m*3m的重疊回線。供電回線越大，則中心場強越小，則 V2響應就小，同時橫 向分辨率越低，加之裝置的自感L和互感M都大，使V2曲線產 生畸變。著名美國TEM專家B.R.Spies在？導電覆蓋區(qū)時間域電磁觀 測的解釋與設計？ 一文中寫道：“我們看，曲線從頂部層電 導率分開的時間，對

6、所有線框尺寸來說都是頗為穩(wěn)定的， 這就告 訴我們影響勘探深度的重要因素是采樣時間不是線框的大 小，同時也指出所有的比上層深度小的線框尺寸，都給出同樣歸一化的響應，因此，這時線框可以看成是偶極”。（注：采樣時間 也稱V2延時時間前蘇聯(lián)的電法專家在？脈沖感應電法勘探？ 一書中的近區(qū) 建場測深一節(jié)中寫道：“ 其他條件相同的情況下，從遠區(qū)轉 為近區(qū)工作，可以提高幾倍的勘探深度”。（注：遠區(qū)即裝置邊長 大于探測深度；近區(qū)即裝置邊長小于探測深度），這是因為供圈 的減小，其中心一次場強增加，所以能夠增加勘探深度。 從裝置的操作方便程度來看，例如 3m*3m 的線圈一個人可 以的攜帶上山，而 200m*200

7、m 的線圈則需要車載，兩者的工作 效率差別太大。如若地形不好，前者仍能測到四五十個物理點， 而后者一天最多只能測幾個物理點，有些地形甚至無法開展工 作。二、解釋 很早就有人發(fā)現(xiàn) TEM 的定性解釋和定量解釋與測點的地層 不夠吻合或很不吻合，我所為了找到原因，曾研究十多年，終于 發(fā)現(xiàn)了是定性公式和定量公式中供電線圈參數(shù)在公式中使用有 誤所致（但分離回線正確） ，于是我所用大量野外的已知地電參 數(shù)組成的“標定系數(shù)”來對某一種固定的裝置（例 3m*3m ）所 測的曲線進行標定的方法， 避開公式中的供電線圈錯誤部分， 而 利用其正確部分來進行解釋， 取得較好的解釋結果。 在傳統(tǒng)的定 性公式中， 我所經

8、過多年的研究， 在不同地區(qū)不同巖層上多次試 驗，解釋結果地層變成“面條”狀，無法應用。三、儀器指標1， 供電部分 供電電流： 2000 安培 供電脈寬： 4 毫秒 脈沖前后沿延時：小于 2 微秒 供電次數(shù)： 1、 4、 8、16、 32 次 供電線圈： 3m*3m2, 接收測量部分 便攜機主控 A/D ：16 位 總增益： 16384 倍 浮點階： 128 倍 輸入動態(tài)： 140db 主機帶寬： 0- 20KHz 疊加次數(shù)：同供電次數(shù) 采樣率： 80 微秒 分辨率： 0.1 微伏 抗擾能力：大于 60db? 采樣程序：分 22 道， 80 微妙 - 19.4 毫秒? 原始采樣延時： 32 毫秒

9、? 接收線圈： 6 匝四、功能與應用EMRS- 3 型儀主要功能為中、深層的“分層定厚” 。只要勘 探對象與圍巖有一定的電阻率差異， 且有一定的體積效應， 都會 有一定的勘探效果。經過我所多年的試驗及很多從事瞬變電磁法的專業(yè)人員所做 的項目來看，該方法在很多領域都有很好的地質效果。1 、 中、深層的礦產勘察2、 地熱、煤田、地下水等的勘查3、淺層石油、天然氣的勘查4 、 工程及地質災害等勘查五、我所非常歡迎你單位派人來我所進行有關TEM領域的討 論、調研。特別是了解我所二十年來儀器研制過程，查閱我所自 己和用戶在許多地區(qū)和許多領域所做的TEM資料，特別是強供電電流資料。我所也希望和貴單位合作， 如果有難度大的或比較深的以