電法勘探測(cè)量原理

1、電法勘探測(cè)量原理整套儀器連接圖（圖1）10KW 3相50HZ汽油發(fā)電10KVV電法勘探發(fā)送機(jī)多功能電法勘探接收機(jī)RS232測(cè)量不極化電i人地野外數(shù)據(jù)采集器（多臺(tái)）RS485總線供電銅電極有關(guān)電法勘探的物探方法是一門(mén)地球物理用地質(zhì)勘探的科學(xué)。在地質(zhì)院校的物探專業(yè)教科書(shū)中有詳細(xì)講述。 本文是從儀器測(cè)量方法原理的角度來(lái)說(shuō)明。電法野外勘探的目的是要測(cè)童大地的電特性，是把大地作為一個(gè)線性時(shí)不變系統(tǒng)來(lái)看待，向大地發(fā)送電流, 在地下建立人工電場(chǎng)，在大地表面的各測(cè)點(diǎn)上再用儀器測(cè)量電壓，利用測(cè)出的電壓與發(fā)送的電流的關(guān)系，可以 計(jì)算出大地的系統(tǒng)特性。這些特性包括大地的直流電阻率，交流電阻率，時(shí)間域的衰減曲線（即大

2、地系統(tǒng)對(duì)階 躍激勵(lì)電流信號(hào)的響應(yīng)，是系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的積分），大地的復(fù)數(shù)電阻率（即大地的傳遞函數(shù)或稱頻譜響應(yīng)函 數(shù)）。1復(fù)電阻率按頻率高低分類匸直流:0.01HZ_0.25HZ （100秒_4秒周期）:直流電阻率法,時(shí)域激發(fā)極化法.匸交流：0.5HZ_40HZ:交流電阻率法，頻譜激電法.*音頻:20HZ_20KHZ:可控源音頻磁大地電流法（CSAMT）.*高頻:2OKHZ_1MHZ:電磁感應(yīng)法.*射頻:1MHZ_1OMHZ:無(wú)線電透視法.*雷達(dá)：100MHZ_2GHZ:測(cè)地雷達(dá)法.2.復(fù)電阻率測(cè)盤(pán)中數(shù)字信號(hào)處理方法分類2.1.時(shí)間域信號(hào)處理：負(fù)階躍晌應(yīng)函數(shù)測(cè)量極化率衰減曲線測(cè)量.按照系統(tǒng)論的觀

3、點(diǎn)對(duì)任何線性時(shí)不變系統(tǒng)用時(shí)間域的描述函數(shù)應(yīng)該是該系統(tǒng)的簞位脈沖函數(shù).電法勘探測(cè)量原理5在圖所描述的測(cè)量方法只能適用於實(shí)驗(yàn)室環(huán)境因?yàn)楹勎幻}沖波形的數(shù)學(xué)定義是脈沖的寬度時(shí)間要無(wú)窮小，幅 度要無(wú)窮大，面積等於1.系統(tǒng)對(duì)這樣的輸入用系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)h倦積(對(duì)極化率衰減曲線的認(rèn)識(shí)：極化率衰減曲線T(t)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是排除了大地系統(tǒng)的直流電阻幅度效應(yīng),這樣也排除了圍巖和地表土垠電阻效應(yīng). 特出了礦體的相位特性各種礦體的相位特性是不同的這就為區(qū)分礦種提供了可能性.說(shuō)它是可能性是因?yàn)橐巴?地下情況復(fù)雜圍巖也有極化效應(yīng)對(duì)礦體極化率測(cè)量干擾這個(gè)課題是方法研究人員要長(zhǎng)期研究的，也要總結(jié)野外 實(shí)測(cè)案例的經(jīng)驗(yàn)，就象醫(yī)生

4、觀察心臟病人的心電圖病例一樣(心電圖實(shí)際上就是心臟對(duì)電脈沖的時(shí)間域響應(yīng)函數(shù)). 本人在上世紀(jì)80年代就研究出了精確測(cè)量時(shí)間域極化率衰減曲線的野外儀器.(精度達(dá)0.1%,靈敏度10尉).但未得 到方法研究人員的繼續(xù)研究希望今后有人研究，我將全力協(xié)助.)后輸出的波形就是脈沖響應(yīng)函數(shù) h(t).但這種方法不適應(yīng)野外環(huán)境因?yàn)榘l(fā)送機(jī)無(wú)法發(fā)出簞位脈沖電流，即使能發(fā)出也會(huì)引起強(qiáng)烈的長(zhǎng)導(dǎo)線與大地的 電磁感應(yīng)效應(yīng).這樣測(cè)出的曲線不能反映大地內(nèi)部的復(fù)電阻率參數(shù)所以野外測(cè)量使用下圖所示的方法.上圖中發(fā)送機(jī)發(fā)出的電流波形是經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間直流供電(大於4秒)后停電.即負(fù)階躍波形.接收機(jī)采集整個(gè)停電前后 的波形停電之前是一次場(chǎng)

5、強(qiáng)AV1,停電之后是二次場(chǎng)強(qiáng)AV2. AV1是直流信號(hào)，可用多點(diǎn)采樣值求平均值A(chǔ)V2是 隨時(shí)間的延遲逐漸衰減一般在0.5秒鐘后衰減到0.我們一般取停電沿后60毫秒到600毫秒的曲線.然后對(duì)這曲線 上的各點(diǎn)AV2(t),除以AV1就得到極化率衰減曲線耳.該曲線如下圖所示.極化率衰減曲線T（t）測(cè)量的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度受野外布極的幾何位置的誤差應(yīng)響較小因?yàn)閹缀我驍?shù)同時(shí)應(yīng) 響一次場(chǎng)和二次場(chǎng)現(xiàn)在求出的極化率是二次場(chǎng)除以一次場(chǎng)，這叫規(guī)一化了一次場(chǎng)因此極化率測(cè)量不受接收電極 的距離MN誤差映響.22.頻率域信號(hào)處理：野外測(cè)量的系統(tǒng)是一個(gè)分布參數(shù)系統(tǒng)，測(cè)量的參數(shù)是電場(chǎng)A V,這些AV是大地系統(tǒng)對(duì)發(fā)送機(jī)發(fā)出

6、的電流 I的反映，應(yīng)AV/AI就得到了視電阻R,稱為“視”電阻是因?yàn)樗瓷先ハ翊蟮氐碾娮璧植皇钦娴囊恢浑?阻器的電阻。這個(gè)電阻受到大地的地形和發(fā)送機(jī)電流供電電極的幾何空間位置和接收機(jī)測(cè)量電極的幾何空間位 置有關(guān)。這些幾何因素綜合起來(lái)形成一個(gè)K值，不同的野外布極方法可以得到不同的K值。用K值乘上視電阻 就得到了野外某測(cè)點(diǎn)上的視電阻率PSA VIps=K（1）Al以上公式（1）計(jì)算出的視電阻率是從地表面測(cè)出的電阻率，但它反映的電阻率特性是地下面某一個(gè)深度的 電阻率。所以它叫視電阻率。物探方法都是從測(cè)量地表的參數(shù)來(lái)反映地下的某幾何位置的參數(shù)。測(cè)出的參數(shù)可以分為“正常”的參數(shù)和“異?！钡膮?shù)。物探工

7、作的目的是尋找“異?！薄ＵＪ侵傅叵聸](méi) 有礦體，大地是電特性均勻分布的無(wú)窮大剖面。異常是指地下埋有電特性與周圍巖石電特性不同的礦體。物探方法人員通過(guò)分析異常，推斷，解釋來(lái)尋找地下礦體，對(duì)于物探儀器要求是能夠精確的測(cè)量出各種電 參數(shù)，為方法人員提供可靠的資料。*物探方法人員與儀器人員的共同點(diǎn)和不同側(cè)重點(diǎn)：1：共同的目的是通過(guò)尋找異常實(shí)現(xiàn)找礦或者了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)（工程物探）。2：方法人員是研究大地分布參數(shù)，使用的數(shù)學(xué)物理方法是電場(chǎng)理論（場(chǎng)論），基礎(chǔ)是馬克斯惠爾的4個(gè)場(chǎng)方 程式（偏微分方程）。3：儀器人員研究的是測(cè)量?jī)x器的電路，把野外某測(cè)點(diǎn)作為一個(gè)四端線性系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)看待。研究的是這個(gè)網(wǎng)絡(luò) 的脈沖響應(yīng)函數(shù)

8、（時(shí)間域的方法）和傳遞函數(shù)（頻率域的方法）。數(shù)字無(wú)論基礎(chǔ)是線性系統(tǒng)論。使用的數(shù)學(xué)方法 是線性常微分方程，拉普拉式變換，傅立葉變換。4：把儀器單測(cè)點(diǎn)測(cè)量與一條測(cè)量線上各測(cè)點(diǎn)測(cè)量聯(lián)系起來(lái)。就把單點(diǎn)的集中參數(shù)測(cè)量轉(zhuǎn)化成一條測(cè)線的分布 參數(shù)測(cè)量，這樣把儀器人員的電路與方法人員的電場(chǎng)統(tǒng)一起來(lái)了，這樣就得到一個(gè)剖面，再把不同的平行測(cè)線 結(jié)合起來(lái)就形成了大地上的一塊面積。5：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)用于野外勘探舊可以提高測(cè)量功率，與方法人員的分布參數(shù)系統(tǒng)與儀器人員的 集中參數(shù)電路系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)，形成一個(gè)多端點(diǎn)的野外現(xiàn)場(chǎng)總線局域網(wǎng)。電法勘探測(cè)量方法與儀器的分類：1：按電場(chǎng)生成分類：可分為天然電場(chǎng)法和人工電場(chǎng)法。

9、天然電場(chǎng)是大地中自然產(chǎn)生的，或者是有雷電，遠(yuǎn)距離長(zhǎng)波無(wú)線電臺(tái)發(fā) 出的電場(chǎng)，底下電化學(xué)效應(yīng)自己引起的電場(chǎng)（自然電場(chǎng)。人工電場(chǎng)是勘探人員用發(fā)送機(jī)法術(shù)固定的電流波形在底下建立的人工電場(chǎng)。人工電場(chǎng)還可以分成傳導(dǎo)類電場(chǎng) 和感應(yīng)類電場(chǎng)，傳導(dǎo)類電場(chǎng)是發(fā)送機(jī)的發(fā)送電極接地的（用銅電極趕插入地下）。感應(yīng)類電場(chǎng)是用無(wú)線電發(fā)送天 線向空中發(fā)射后感應(yīng)到地下的，即發(fā)送機(jī)發(fā)送端不接地（如測(cè)地雷達(dá)）。2：按被測(cè)的參數(shù)分類：電法勘探測(cè)量原理根據(jù)測(cè)量不同的物探參數(shù)可以分成不同的測(cè)量?jī)x器，從被測(cè)信號(hào)頻率的高低可分成以下幾類：*直流：（超低頻1HZ以下直流電阻率法*低頻：（0.1HZ20HZ） 激發(fā)極化法*音頻：（20HZ10KH

10、Z） 音頻磁大地電流法3：按測(cè)量效率分類：按一次供電可同時(shí)測(cè)多少的物理測(cè)點(diǎn)分類：*單點(diǎn)普通方法：每測(cè)一個(gè)物理點(diǎn)后要移動(dòng)測(cè)量電極到新物理點(diǎn)再測(cè)，需要“跑極”，這種方法儀器簡(jiǎn)單，人 工多，效率低。*多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量的高密度法：這種方法可以一次發(fā)送機(jī)供電。同時(shí)多個(gè)物理測(cè)點(diǎn)上同時(shí)測(cè)量，測(cè)量效率高，數(shù) 據(jù)可靠性高。高密度測(cè)量中還可分為多線制和總線制。多線制是一臺(tái)主機(jī)上引出多道測(cè)童線，用星形網(wǎng)宜接接到不同物理點(diǎn)的MN接線電極上。這種方法的缺點(diǎn)是 要用長(zhǎng)導(dǎo)線傳送模擬量AV信號(hào)，而A V信號(hào)是mV級(jí)的微弱信號(hào)，容易受空中電磁波干擾，測(cè)量精度受影響。 總線制是一臺(tái)主機(jī)與多臺(tái)從機(jī)用一根電纜連接起來(lái)，組成一個(gè)野外現(xiàn)成總

11、線局域網(wǎng)，主機(jī)用數(shù)字通訊指揮各從 機(jī)同時(shí)測(cè)量，測(cè)量完成后用數(shù)字通訊把各從機(jī)測(cè)得的信號(hào)分時(shí)傳送給主機(jī)。在長(zhǎng)線上傳送的是數(shù)字信號(hào)。選用 半雙工的RS485通訊總線，距離可達(dá)1000米，數(shù)字不易受干擾，一根電纜線最多可以帶128個(gè)從機(jī)。4：按野外的布極方法分類，以下介紹幾種常用的布極和K值計(jì)算公式*中間梯度法發(fā)電機(jī)、隔 離變壓器 或蓄電池AB發(fā)t>1送彳H （或簡(jiǎn)易供電開(kāi)關(guān)A供電電極組接收機(jī)0 <B供電電極組注意：220V工業(yè)交流電（市電）不能直接供給人地，必須經(jīng)隔離變壓器隔離后才能送給發(fā)送機(jī).Kmn = (2 兀 電測(cè)深法（對(duì)稱測(cè)深法） AM * AN 務(wù) BM * BN) / MN

12、*(AM 務(wù) AN + BM * BN)A,B供電電極是固定的，MN在A, B中間區(qū)域移動(dòng)(在A, B的1/2區(qū)域內(nèi))K值與中間梯度法計(jì)算相同，只是這兒的AM = BN在此M, N是固定在AB中間，而A, B供電電極是可以對(duì)稱的向兩邊移動(dòng)。隨著A, B的加大距離，接收機(jī)測(cè) 出的參數(shù)反映的是距地面1/2AB處的特性。*偶極剖面法：偶極剖面法裝置的特點(diǎn)是A, B和M, N的距離都相當(dāng)小，可以把AB和MN為兩對(duì)偶極，這兩對(duì)偶極之間的 距離很大。它的K值用下式計(jì)算Kmn = (2 兀* AM 耶 AN * BM * BN) / MN *( BM * BN AM 黒 AN )以上公式是假定供電時(shí)A為正，

13、B為負(fù)。如果在實(shí)際工作中A, B都是可為正，也可為負(fù)的。這時(shí)算出的Kmn 會(huì)變?yōu)樨?fù)值。但是K值不會(huì)是負(fù)值的，這時(shí)只要把K值取絕對(duì)值。I Kmn I高密度電阻率法用偶極剖面法的優(yōu)點(diǎn)：高密度電阻率法的目的是提離測(cè)量效率和精確度。效率的提高方法是用AB供電電極向地下供電，可以在不移動(dòng) 電法勘探測(cè)量原理11測(cè)量電極的情況下同時(shí)測(cè)量多個(gè)MN電極的電位差A(yù) Vmn精度的提高得益于這些AVmn是同一次供電時(shí)得 到的，在計(jì)算電阻率時(shí)只要除以同一個(gè)電流，避免了不同次供電時(shí)電流AI變化造成的誤差，雖然可以用功率恒 流電源來(lái)穩(wěn)定電流，但這種恒流源難以達(dá)到大功率，在野外測(cè)量中為了提高信噪比唯一的方法是提高發(fā)送機(jī)功 率

14、，尤其是做偶極剖面法測(cè)址時(shí)，如果AB偶極與MN偶極距離較大時(shí)（大于300米），AB上供電較小時(shí)（小 于1A）,在MN上得到的A V是很小的，有時(shí)只有幾個(gè)毫伏，此時(shí)雖然可以采用高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器（如24 位）來(lái)獲得O.OlmV的分辨率。但是由于野外的各種干擾因素使得低于O.lmV的信號(hào)難以穩(wěn)定的測(cè)得。其中影 響的因素有以下這些：1： A, B供電電極的極化和發(fā)熱造成供電電流的不穩(wěn)定。2： M, N測(cè)量電極與土壤接觸，產(chǎn)生極化電壓，這個(gè)電壓在2mV左右，而且在做緩慢的漂移。3： M, N測(cè)量電極上來(lái)的大地上兩點(diǎn)之間自然電位SP般也有幾到幾十毫伏，這個(gè)自然電位也在做緩慢的漂 移。4：以上這些因素

15、可以通過(guò)儀器測(cè)量電路的改進(jìn)加以減小，儀器中的放大器部分一般都要設(shè)計(jì)一級(jí)自電補(bǔ)償電 路。這個(gè)自電補(bǔ)償電路是每一個(gè)供電周期間補(bǔ)償一次。但對(duì)于一個(gè)周期內(nèi)時(shí)間上自電的漂移是無(wú)法補(bǔ)償?shù)摹榱颂岣唠娮杪实臏y(cè)量精度，本儀器將采用數(shù)字信號(hào)處理的方法，對(duì)接近與直流的超低頻信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換 的辦法，這樣可以大大提高測(cè)量精確度，上世紀(jì)80年代中間做過(guò)的工作證明可以得到O.OlmV的分辨率。圖對(duì)于大地系統(tǒng)的分析，電法勘探中主要是用電流作為輸入信號(hào)，電壓作為輸出信號(hào)，大地是信號(hào)傳遞系統(tǒng)， 如下圖所示：AIA Iffo faA If是頻域中電流的頻譜。 Vf是頻域中電壓的頻譜。上圖中的 It是時(shí)域電流的波形,AVt是時(shí)

16、域的電壓波形，以上時(shí)域信號(hào)都是可以測(cè)量獲得的，測(cè)量的辦法時(shí)對(duì)電流和電壓的波形進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D),如下圖所 示： T:： N:I圖(2)在電法勘探中使用的波形是連續(xù)的周期性的穩(wěn)態(tài)波形。這是為了用頻率域分析信號(hào)的要求，要求周期性是為 了用計(jì)算機(jī)使用的離散采樣信號(hào)來(lái)分析物理的連續(xù)信號(hào)，用傅立葉級(jí)數(shù)計(jì)算來(lái)代替無(wú)窮時(shí)間的連續(xù)積分。對(duì)于時(shí)間域的信號(hào)Alt輸入到大地的系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)大地系統(tǒng)的作用輸出的時(shí)間域信號(hào)AVt. AVt與Alt之間的 關(guān)系是：AVt = Alt (卷積)h(t)(1)這是一個(gè)積分方程，很難用計(jì)算機(jī)計(jì)算處理。而在頻率域中A Vf和A If的關(guān)系是一個(gè)簡(jiǎn)單的代數(shù)式：AVf = Al

17、fH (f)(2)我們的目的是要求得大地傳遞函數(shù)H (f),即大地的電阻率頻譜函數(shù)，這里的H (Q傳遞函數(shù)是一個(gè)復(fù)數(shù)，它可以寫(xiě)成用振幅I H(F)I和相位9 R表示的e指數(shù)形式：j*0RH (0 = I H (f) Re(3)上式中j是虛部FT利用公式(2)和(3)可得到下式：j* 0VH(f) =AVfiavn* e1A Vf 1j*(0v-9i)eA Ifr ei i Aifi* e1 Alf 1上式中l(wèi)AVfl是輸入電壓的頻譜幅值，斜是輸入電壓的相位 IA If I是輸入電流的頻譜幅值，釘是輸入電壓的相位 利用公式(3)和公式(4)可得到下式：j*eR lAvn jCOv-Oi)I h

18、(f) r e=參 eI Alfl根據(jù)(5)式我們可得到大地系統(tǒng)的復(fù)電阻幅值lAVflI H (f) I = (6)I Alfl大地系統(tǒng)的相位：9 r = o v - oI(7)到此我們意義竟清楚地看出，在頻率域中求大地系統(tǒng)的復(fù)電阻的幅值和相位用到的計(jì)算方式都是簡(jiǎn)單的代數(shù) 方法，計(jì)算機(jī)很容易計(jì)算處理。但問(wèn)題的關(guān)鍵是我們?nèi)绾吻蟪鰈AVfl, 0v, lAIfb館這些量。這正是我們要在 下文中討論的DFT離散傅立葉變換算法。用高速A/D對(duì)電流和電壓的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行一個(gè)完整周期的采樣，然后 分別對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行離散傅立葉變換，就能用加法和乘法來(lái)算出lAVfl, 9v, lAlfi, 9i為了說(shuō)明離散

19、的傅立葉變換，我們先要從速讀的傅立葉變換說(shuō)起，傅立葉積分定義為：8-j2 n fth (f) = J h(t) * edt(8)oo上式中H (F)是頻率域內(nèi)的頻譜函數(shù)h (t)是時(shí)間域內(nèi)的時(shí)間波形信號(hào)函數(shù)因?yàn)?j2 n fte= cos (2 ft)- jsin(2 ft)用(8)式和(9)式可得到以三角函數(shù)表達(dá)的傅立葉變換式:OOH (f) = f h(t) cos(2 ft)- j sin(2 n ft) dt(10)_8對(duì)于周期性的時(shí)域信號(hào)h(t)可以用下面傅立葉級(jí)數(shù)形式來(lái)代替上式:N-1 H (fn) = E h(k) cos(2 it f n k)- j sin(2 n f n k

20、)K=0N-1 .N-1=E h(k) cos (2 f n k)- j sin(2 f n k)K=0K=0二Afn-臚 Bfn(11)上式中A"是頻譜函數(shù)H (fn)的fn諧波分量的實(shí)數(shù)部分系數(shù)Bfn是頻譜函數(shù)H (fn)的fn諧波分量的虛數(shù)部分系數(shù)如果Fn是基波，貝!)fO=l,上式變得更加簡(jiǎn)單。我們?cè)诘刭|(zhì)儀器中為了提高精度只對(duì)方波的基波進(jìn)行傅立葉變 電法勘探測(cè)量原理?yè)Q，實(shí)踐證明對(duì)基波采1024個(gè)樣，A/D轉(zhuǎn)換分辨達(dá)到12bit時(shí)，可以得到幅度和相位分辨率0.1%,相位精度在 2個(gè)毫弧度左右。我們得到對(duì)方波信號(hào)的基波離散傅立葉變換的公式如下：10232兀2兀H (fo) = E

21、 h(k) cos( k)- j h(k)sin( k) (12)K=010241024參看圖(2上式中，h(k)是波形中第K個(gè)采樣點(diǎn)的A/D轉(zhuǎn)換得的數(shù)據(jù)，它是一個(gè)二字節(jié)2 31的整數(shù)，讓上式變?yōu)椋?0241023.H (fo) = E h(k) cos (A <1) k)- j h(k)sin( A 0 k) K=0二Afo-j來(lái) Bfo(13)上式中的1023A fo= £K=0h(k) cos ( A 0 k)(14)1023Bfo= EK=0hGc) sin (A 0 k)(15)A fo是頻譜函數(shù)的實(shí)部，B fo是頻譜函數(shù)的虛部用e指數(shù)形式，(13)式可寫(xiě)成Bfo j

22、arct/22AfoH (fo) = / (A fo) + (B fo) * ej*9fo=I H (fo) I 來(lái) e(16)(17)上式中 IH (fo) 1= V (Afo) + (Bfo)它是基波fo的幅值Bfo0 fo = arctg Afo這是基波“的相位。注意這個(gè)相位是隨機(jī)的，但是對(duì)電流波形和電壓AV波形進(jìn)行同步采樣，用傅立葉變 換求出的01電流相位)和0 V (電壓相位)，雖然它們都是隨機(jī)的，隨機(jī)的值取決與開(kāi)始采樣的那時(shí)刻，但0 V - 01= A 0電壓對(duì)電流的相移A 0是固定的，它是由大地系統(tǒng)的傳遞函數(shù)決定的。它就是我們要測(cè)盤(pán)的物理參數(shù), 它就是復(fù)電阻率的相位。綜上所述，要

23、用傅立葉變換對(duì)大地系統(tǒng)測(cè)量頻譜特性的方法步驟如下：1：讓發(fā)送機(jī)向地下供電，發(fā)送機(jī)輸出的電流波形是方波，頻率是精確的(1/10萬(wàn)精確度)，電流的幅度不要 求很精確(5牖確度)，用接收機(jī)中A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)方波采樣1024個(gè)數(shù)據(jù)，A/D的分辨率為12bit°為了使放大器 部分與發(fā)送機(jī)部分的輸出端上的高壓隔離，需要一個(gè)隔離電壓在2500V以上，頻率響應(yīng)在100KHZ以上的隔離 放大器。發(fā)送機(jī)的電流值用0.1 Q的精密電阻(自制的鏈銅絲電阻轉(zhuǎn)換為電壓值送給隔離變壓器，隔離放大器 輸出的電壓與發(fā)送機(jī)輸出端高壓隔離，剩下的只是P0.1Q的電壓AVI值。這個(gè)電壓就是發(fā)送機(jī)輸出的電流波形, 如下圖所示：

24、2：接收機(jī)對(duì)發(fā)送機(jī)輸出電流波形采樣的同時(shí)，同步地對(duì)來(lái)自大地某測(cè)點(diǎn)的 V波形進(jìn)行采樣1024個(gè)點(diǎn).A/D的分 辨率是12bit,為了提高測(cè)量精度對(duì)來(lái)自大地M,N接收電極上的信號(hào)要進(jìn)行放大,放大到A/D能接收的最高電壓的 _半以上.放大器的放大倍數(shù)是可以用計(jì)算機(jī)程序控制的(1100),這樣就形成了一個(gè)浮點(diǎn)A/D轉(zhuǎn)換器，它的分辨率 是12bit (1/4096),M電壓測(cè)量的范圍是滿度滿度值：土50mV_+5V最高分辨率：50 inV /2048 = 24.4 25 U V對(duì)于野外信號(hào)有25 P V的分辨率是足夠了，再高會(huì)被電極的極差漂移，電線上的干擾,放大器的噪聲淹沒(méi).3：分別用離散傅立葉變換酸楚

25、電流波形的頻譜幅值和相位得到:AI(fo)= lAI(fo)| * ejOvAV(fo)= IAV(fo) | * e4:把電壓的幅值除以電流的幅值得到地質(zhì)體的復(fù)電阻幅直lAV(fo) |R(fo) =IAI(fo)|5:把電壓的相位減去電流的相位,得到地質(zhì)體的復(fù)電阻的相位A 0 r = 9 v " 9 I6：把復(fù)電阻幅值乘上野外布極的裝置系數(shù)K值，得到地質(zhì)的視復(fù)電阻率Ps = K * I R(fo) I電法勘探測(cè)量原理157:改變發(fā)送機(jī)的輸出電流的頻率后再重復(fù)以上6個(gè)步驟，這樣就可以得到地質(zhì)體對(duì)不同頻率的響應(yīng)，得到完整的 地質(zhì)體復(fù)電阻率的幅值隨頻率而變化的相位圖,如下圖所示：&am

26、p;以上步驟還峽少一個(gè)儀器自身放大器的頻譜特性對(duì)測(cè)量帶來(lái)的影響問(wèn)題°本文用另一篇文章來(lái)說(shuō)明校正方法.激發(fā)極化法極化率衰減曲線測(cè)量技術(shù)電法勘探測(cè)量方法與儀器的分類：1:按電場(chǎng)生成分類：可分為天然電場(chǎng)法和人工電場(chǎng)法。天然電場(chǎng)是人地中自然產(chǎn)生的，或者是有雷電，遠(yuǎn)距離長(zhǎng)波無(wú)線電臺(tái)發(fā)出的 電場(chǎng)，底下電化學(xué)效應(yīng)自己引起的電場(chǎng)（自然電場(chǎng)）。人工電場(chǎng)是勘探人員用發(fā)送機(jī)法術(shù)固定的電流波形在底下建立的人工電場(chǎng)。人工電場(chǎng)還可以分成傳導(dǎo)類電場(chǎng)和 感應(yīng)類電場(chǎng)，傳導(dǎo)類電場(chǎng)是發(fā)送機(jī)的發(fā)送電極接地的（用銅電極趕插入地卜）。感應(yīng)類電場(chǎng)是用無(wú)線電發(fā)送天線 向空中發(fā)射后感應(yīng)到地下的，即發(fā)送機(jī)發(fā)送端不接地（如測(cè)地雷達(dá)）。2

27、：按被測(cè)的參數(shù)分類：根據(jù)測(cè)量不同的物探參數(shù)可以分成不同的測(cè)量?jī)x器，從被測(cè)信號(hào)頻率的高低可分成以卜幾類：*直流：（超低頻1HZ以下）直流電阻率法*低頻：（0. 1HZ20HZ） 激發(fā)極化法*音頻：（20HZ10KHZ） 音頻磁大地電流法3：按測(cè)量效率分類：按一次供電可同時(shí)測(cè)多少的物理冊(cè)點(diǎn)分類：*單點(diǎn)普通方法：每測(cè)一個(gè)物理點(diǎn)后要移動(dòng)測(cè)量電極到新物理點(diǎn)再測(cè)，需要“跑極”，這種方法儀器簡(jiǎn)單，人 工多，效率低。*多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量的高密度法：這種方法可以一次發(fā)送機(jī)供電。同時(shí)多個(gè)物理測(cè)點(diǎn)上同時(shí)測(cè)量，測(cè)量效率高，數(shù) 據(jù)可靠性高。高密度測(cè)量中還可分為多線制和總線制。多線制是一臺(tái)主機(jī)上引出多道測(cè)量線，用星形網(wǎng)直接接到

28、不同物理點(diǎn)的MN接線電極上。這種方法的缺點(diǎn)是 要用長(zhǎng)導(dǎo)線傳誦模擬量AV信號(hào)，而AV信號(hào)是mV級(jí)的微弱信號(hào)，容易受空中電磁波干擾，測(cè)量精度受影響?？偩€制是一臺(tái)主機(jī)與多臺(tái)從機(jī)用一根電纜連接起來(lái)，組成一個(gè)野外現(xiàn)成總線局域網(wǎng)，主機(jī)用數(shù)字通訊指揮各 從機(jī)同時(shí)測(cè)量，測(cè)量完成后用數(shù)字通訊把各從機(jī)測(cè)得的信號(hào)分時(shí)傳送給主機(jī)。在長(zhǎng)線上傳送的是數(shù)字信號(hào)。選 用半雙工的RS485通訊總線，距離可達(dá)1000米，數(shù)字不易受干擾，一根電纜線最多可以帶128個(gè)從機(jī)。4：按野外的布極方法分類，以下介紹幾種常用的布極和K值計(jì)算公式*中間梯度法電法勘探測(cè)量原理yKmn = (2 Ji * AM * AN * BM * BN) /

29、MN * (AM * AN + BM * BN)A, B供電電極是固定的，MN在A, B中間區(qū)域移動(dòng)(在A, B的1/2區(qū)域內(nèi))*電測(cè)探法(對(duì)稱測(cè)探法)K值與中間梯度法計(jì)算相同，只是這兒的AM = BN在此M，N是固定在AB中間，而A, B供電電極是可以對(duì)稱的向兩邊移動(dòng)。隨著A, B的加大距離，接收機(jī) 測(cè)出的參數(shù)反映的是距地面1/2AB處的特性。*偶極剖面法：偶極剖面法裝置的特點(diǎn)是A, B和M, N的距離都相當(dāng)小，可以把AB和MN為兩對(duì)偶極，這兩對(duì)偶極之間的距離很 大。它的K值用下式計(jì)算Kmn = (2 n * AM * AN * BM * BN) /*( BM * BN - AM * AN

30、)以上公式是假定供電時(shí)A為正，B為負(fù)。如果在實(shí)際工作中A, B都是可為正，也可為負(fù)的。這時(shí)算出的Kmn會(huì) 變?yōu)樨?fù)值。但是K值不會(huì)是負(fù)值的，這時(shí)只要把K值取絕對(duì)值。丨Kmn |一.激發(fā)極化法測(cè)量原理：激發(fā)極化法測(cè)量的是地質(zhì)礦體與I韋I巖組合體的電學(xué)和化學(xué)特性從電路系統(tǒng)的觀點(diǎn)看是測(cè)量人地系統(tǒng)中某深度點(diǎn) 的脈沖響應(yīng)函數(shù)（時(shí)間域分析）或頻率響應(yīng)函數(shù)（頻率域分析）發(fā)送機(jī)人地系統(tǒng)接收機(jī)輸入激發(fā)信號(hào) 發(fā)送機(jī)發(fā)向大地A,B供電電極的電流信號(hào)DELTA.I某測(cè)線某測(cè)點(diǎn)反映的地 卜剖面中某位置的系統(tǒng) 特性.脈沖響應(yīng)函數(shù)或 頻率響應(yīng)函數(shù)接收人地系統(tǒng)的輸出響應(yīng)信 號(hào)DELTA_V.進(jìn)行時(shí)域分 析,（衰減曲線）頻域分析

31、.（頻譜分析，復(fù)電阻率的幅值 與相位）DELTA_I人地測(cè)量系統(tǒng)方塊圖參看上圖,它是人地系統(tǒng)特性測(cè)量等效電路圖，由它測(cè)出的地球物化探參數(shù)是反映某測(cè)線下地質(zhì)剖面中某幾何位置 的參數(shù)參數(shù)反映的幾何位置是由野外供電電極A和B以及測(cè)量電極M和N的幾何位置確定的.這取決於野外采 用的什么類型的裝置（例如:中間梯度法，偶極偶極法，測(cè)深法等）.圖中的發(fā)送機(jī)是人地輸入電流的信號(hào)源要求它能向人地傳導(dǎo)電流，電流的人小取決于A、B供電電極的表面與大 地的接觸電阻大小和人地的電阻率為了測(cè)出深部的參數(shù)必須使電流加人（5A-15A）.為了測(cè)量多種地球物化探參數(shù), 發(fā)送機(jī)要能發(fā)出多種形狀的電流波型.波形的頻率也要可變.（0

32、.01HZ-8000HZ）.圖中的人地系統(tǒng)是某AB電極和某MN電極和大地組成的某測(cè)點(diǎn)的系統(tǒng).對(duì)這個(gè)特定的系統(tǒng)測(cè)得的參數(shù)是反映某 剖面上某位置的參數(shù)通過(guò)改變AB和MN在測(cè)線上的位置可以測(cè)得地層剖面上各點(diǎn)的物化探參數(shù).I(A)04T0i 周 W3_kTS頻率域測(cè)屋發(fā)送機(jī)向人地輸入的電流信號(hào)波形圖電法勘探測(cè)量原理I (A)正供電反供電IT(S)周期|時(shí)間域測(cè)量發(fā)送機(jī)向人地輸入的電流信號(hào)波形圖圖中的接收機(jī)是測(cè)量人地系統(tǒng)對(duì)輸入電流信號(hào)的響應(yīng)輸出的電壓信號(hào)它同時(shí)測(cè)量輸入人地的電流信號(hào)用這兩種 信號(hào)的相關(guān)處理可以得出人地的脈沖響應(yīng)函數(shù)和人地的頻率響應(yīng)函數(shù).這個(gè)函數(shù)是人地的地球物理參數(shù)因?yàn)樵趯?shí) 際中發(fā)送機(jī)無(wú)法

33、發(fā)出窄脈沖（幅度無(wú)窮人而脈寬無(wú)窮小），所以在時(shí)間域測(cè)量中使用階躍電流信號(hào)，測(cè)得的電壓信號(hào) 是人地對(duì)階躍電流信號(hào)的響應(yīng)，即階躍響應(yīng)函數(shù),也就是一次場(chǎng)DELTA_V1和二次場(chǎng)DELTA_V2衰減曲線.4，正一次場(chǎng)D廠ELTA_V1正二次場(chǎng) ELTA_V2負(fù) MN電極上輸出的大地對(duì)發(fā)送機(jī)Ha一次場(chǎng) DELTA_V 寸間域波形響應(yīng)（/ DELTA_V21一，二次場(chǎng)強(qiáng)電壓彳言號(hào)）對(duì)上面的波形作實(shí)時(shí)模擬與數(shù)字信號(hào)處理就能得到下圖所示的極化率衰減曲線.具體的處理方法由以下幾個(gè)步驟：（1）對(duì)DELTAVI,2信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制.方法是對(duì)波形的完整周期內(nèi)用合適的增益放人使得輸入A，Q的模擬量 電壓峰值絕對(duì)值在

34、AD最大允許絕對(duì)值的50%到90%之間.用硬件模擬電路（帶有施密特性能的比較器）尋找正一次場(chǎng)供電沿延時(shí)600MS后開(kāi)始測(cè)量20MS內(nèi)N個(gè)點(diǎn)的 一次場(chǎng)并與此時(shí)的增益一起生成一個(gè)正一次場(chǎng)記錄.用硬件模擬電路（帶有施密特性能的比較器）尋找正一次場(chǎng)停電沿，以此沿作為對(duì)二次場(chǎng)開(kāi)始測(cè)量的起點(diǎn)時(shí) 刻.（用此沿向CPU申請(qǐng)中斷服務(wù)）.（4）.啟動(dòng)60MS定時(shí)的中斷服務(wù)程序，在這個(gè)中斷服務(wù)程序中先對(duì)二次場(chǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制,（調(diào)整模擬放 人器的增益，使二次場(chǎng)被放人到A/D轉(zhuǎn)換器最人輸入幅度的1/2以上.）記錄下此時(shí)所用的增益.接下來(lái)就使用該增益 放人二次場(chǎng)并用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)二次場(chǎng)連續(xù)20MS內(nèi)采N個(gè)樣，存

35、放在一個(gè)記錄中.用同樣方法每隔60MS獲得一個(gè) 二次場(chǎng)和它們的增益的記錄，一共獲得10個(gè)記錄.這10個(gè)記錄就是二次場(chǎng)衰減曲線上的10個(gè)采樣小面枳.在采完 二次場(chǎng)后，延時(shí)240MS后開(kāi)始用以上同樣的方法測(cè)量未補(bǔ)償干凈的自然電位,并把它生成一個(gè)記錄（5）用硬件模擬電路（帶有施密特性能的比較器）尋找負(fù)一次場(chǎng)供電沿.延時(shí)600MS后開(kāi)始測(cè)量20MS內(nèi)N個(gè)點(diǎn)的 一次場(chǎng)并與此時(shí)的增益一起生成一個(gè)負(fù)一次場(chǎng)記錄.（6）.用碩件模擬電路（帶有施密特性能的比較器）尋找負(fù)一次場(chǎng)停電沿，以此沿作為對(duì)負(fù)二次場(chǎng)開(kāi)始測(cè)量的起點(diǎn)時(shí) 刻（用此沿向CPU申請(qǐng)中斷服務(wù)）.（7）.啟動(dòng)60MS定時(shí)的中斷服務(wù)程序，在這個(gè)中斷服務(wù)程序中

36、先對(duì)負(fù)二次場(chǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制，（調(diào)整模擬 放人器的增益，使負(fù)二次場(chǎng)被放人到AQ轉(zhuǎn)換器最大輸入幅度的1/2以上.）記錄下此時(shí)所用的增益.接卞來(lái)就使用該 増益放大二次場(chǎng)并用AQ轉(zhuǎn)換器對(duì)負(fù)二次場(chǎng)連續(xù)20MS內(nèi)采N個(gè)樣，存放在一個(gè)記錄中.用同樣方法每隔60MS獲 得一個(gè)二次場(chǎng)和它們的增益的記錄，一共獲得10個(gè)記錄.這10個(gè)記錄就是負(fù)二次場(chǎng)衰減曲線上的10個(gè)采樣小面積. 在采完二次場(chǎng)后，延時(shí)240MS后開(kāi)始用以上同樣的方法測(cè)量未補(bǔ)償干凈的自然電位,并把它生成一個(gè)記錄（8）.對(duì)以上正負(fù)一次場(chǎng)和二次場(chǎng)和未補(bǔ)償?shù)淖匀浑娢挥涗浿械腘個(gè)數(shù)求平均值.生成正負(fù)一次場(chǎng)二次場(chǎng)殘余自然電法勘探測(cè)量原理21電平均值的

37、記錄將正負(fù)一次場(chǎng)和二次場(chǎng)平均值的記錄相應(yīng)的項(xiàng)相減后除以2,得到正負(fù)一次場(chǎng)和二次場(chǎng)絕對(duì)值記 錄將2個(gè)殘余自然電平均值的記錄.相加后除以2得到整個(gè)周期的殘余自然電平均值.根據(jù)該值去修正測(cè)得的自然 電位并且進(jìn)行一次實(shí)際補(bǔ)償.(9) 重復(fù)以上8步再測(cè)得一個(gè)完整周期的各種數(shù)據(jù)生成第二套記錄.把兩套記錄求相應(yīng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的平均并把它存入 第一套記錄.(10) 顯示第一套記錄,并詢問(wèn)操作員是否還要進(jìn)行測(cè)量更新第一套數(shù)據(jù)記錄?如操作員回答，是：就進(jìn)行第二套數(shù)據(jù) 測(cè)量后與第一套數(shù)據(jù)疊加后求平均，再顯示第一套記錄并詢問(wèn)操作員是否還要進(jìn)行測(cè)量更新第一套數(shù)據(jù)記錄?如 果此時(shí)操作員回答，否，儀器再問(wèn)是否要保存記錄到FLAS

38、H中去.如操作員回答,是：就創(chuàng)建新記錄,不然就回到系 統(tǒng)菜單.HiA亦xtxXJX：MUXX3X4x;7CCXivnaxoA8Cvatu丄_n_CPU«n-CJ4-S2CCKC1:TCI1TLC?BJ4c.r&XDHIns.H.J.： "HID ST XUU XUX1 V：voo»iADL»：AD：MX»：A0：MAOfowAll ?» :e.M： ：1AU :XAi! ：<Al：ea4X3.ITAD： Ad：svu T» SVU aOX»： aOXDIr: ro»A5cixY021CAD：

39、91942D'1STWDvz cue* coxv:tD07SWC.M1卜IREAct K3<電法勘探測(cè)量原理竺極化率測(cè)量中的關(guān)鍵技術(shù).1極化率測(cè)量公式極化率=（二次場(chǎng)/ 一次場(chǎng)）*100%上式中一次場(chǎng)是在發(fā)送機(jī)向人地供電時(shí)在地面上M,N接收電極上測(cè)得的電壓值DLTA_V1,嚴(yán)格地說(shuō)這個(gè)電壓中 還包含有二次場(chǎng)的成份，但是二次場(chǎng)相對(duì)於一次場(chǎng)比較小，只有百分之幾所以就以此電壓作為一次場(chǎng)而且以供電 后幾秒鐘后的電壓為一次場(chǎng)因?yàn)閯偣╇姇r(shí)MN上電壓在上升，幾秒后趨向平穩(wěn)如下圖所示：一次場(chǎng) DELTA_V11上式中的二次場(chǎng)是發(fā)送機(jī)停止向地卜供電后在地面上M,N接收電極上測(cè)得的電壓值DLTA_V

40、2,它是隨停電時(shí)刻 的延遲而漸漸衰減的在0.5秒鐘后基本上衰減為0MV.我們要對(duì)這根衰減曲線上的各時(shí)刻進(jìn)行采樣,以得到一根完 整的二次場(chǎng)衰減曲線.T=0 60MS 120MS 180MS 240MS 300MS 360MS 420MS 480MS 540MS 600MS上式中的極化率是二次場(chǎng)衰減曲線上的各點(diǎn)分別除以一次場(chǎng)后乘100%得到的.它也是一根衰減曲線.這叫對(duì)一次 場(chǎng)歸一化處理好處是排除了不同的MN電極上測(cè)得的一次場(chǎng)時(shí)人時(shí)小變化對(duì)極化率測(cè)量精確度的影響.它可以完 全反映地下礦體的激發(fā)極化效應(yīng).如下圖所示：2.二次場(chǎng)測(cè)量方法.*.野外M,N電極上來(lái)的二次場(chǎng)的特怔：二次場(chǎng)DELTA_V2中疊

41、加了二種直流電壓信號(hào)，自然電位SP和不極化電極的極差VJ.這三種電壓都在幾亳伏到 幾十亳伏數(shù)量級(jí)而且都可能是正電壓或負(fù)電壓其中自然電位SP和不極化電極的極差VJ是一直存在的，隨時(shí)間的 延長(zhǎng)會(huì)作極緩慢的漂移.二次場(chǎng)DELTA_V2是發(fā)送機(jī)供電后激發(fā)出來(lái)的，發(fā)送機(jī)停電后約0.5秒內(nèi)衰減為0.*.為了測(cè)量二次場(chǎng)DELTA_V2必須把自然電位SP和不極化電極的極差VJ補(bǔ)償?shù)?方法是用電路部件制造一個(gè)直 流電壓與SP和VJ相等，再用模擬運(yùn)算放人器組成的加法器中把SP和VJ減掉.使送到放人器后級(jí)的信號(hào)中只剩F 二次場(chǎng)DELTA_V2成份.*.補(bǔ)償SP和VJ:為了補(bǔ)償SP和VJ必須制造一個(gè)直流電壓與SP和V

42、J相等,先測(cè)量SP和VJ,這只有在發(fā)送機(jī)停電約0.8秒后進(jìn)行 測(cè)量，具體做法如卞:先讓自電補(bǔ)償發(fā)生器（數(shù)字電位器或D/A轉(zhuǎn)換器）輸出0電壓，即不補(bǔ)償SP和VJ.再把SP和VJ 放人到AD轉(zhuǎn)換器的量程一半以上，用AD采樣一批該電壓，將它們求平均后除以放大器的放人倍數(shù)GAN就得到 TSP和VJ的精確值.用微機(jī)存儲(chǔ)器記住這個(gè)數(shù)字值，再用數(shù)字電位器或D/A根據(jù)這個(gè)值制造一個(gè)反極性的模擬量 電壓送到運(yùn)放加法器的輸入端，這樣就把SP和VJ補(bǔ)償?shù)袅?*.跟縱補(bǔ)償SP和VJ:因?yàn)镾P和VJ在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)緩慢漂移，所以要跟縱SP和VJ的變化不斷進(jìn)行補(bǔ)償.這安排在發(fā)送機(jī)停電后0.8秒鐘進(jìn)電法勘探測(cè)量原理里 行.這次測(cè)

43、屋得到的是漂移量，再把這個(gè)漂移屋加到上次補(bǔ)償?shù)臄?shù)字量SP和VJ中，再把這個(gè)新數(shù)值反向后送到數(shù)字 電位器或D/A作為一次新的SP和VJ補(bǔ)償.*.二次場(chǎng)測(cè)量精確度的提高關(guān)鍵技術(shù)：（1）時(shí)間精度：二次場(chǎng)DELTA.V2是隨停電時(shí)間的延時(shí)而衰減的，測(cè)量的起點(diǎn)是發(fā)送機(jī)停止向地下供電的時(shí)刻，對(duì)測(cè)量電極MN 上的電壓信號(hào)而言就是一次場(chǎng)消失的后沿?cái)?shù)據(jù)采集器要尋找這個(gè)后沿，時(shí)間誤差不能超過(guò)1亳秒因此必須用硬件 電路來(lái)尋找,（帶施密特特性的比較器）一旦尋找到后沿，立即向程序發(fā)出中斷申請(qǐng)程序立即開(kāi)始定時(shí)采樣二次場(chǎng)電 壓（用AD轉(zhuǎn)換器）.*尋找一次場(chǎng)停電后沿方法（接收機(jī)與發(fā)送機(jī)同步測(cè)量技術(shù)）：該問(wèn)題是上世紀(jì)70年代國(guó)

44、際物探電法儀器研究的重點(diǎn).60年代時(shí)發(fā)送機(jī)和接收機(jī)在一個(gè)測(cè)站上，以我國(guó)的上海地 質(zhì)儀器廠的DDC2為例;它的發(fā)送機(jī)是一只隔離調(diào)壓變壓器把發(fā)電機(jī)發(fā)出的50HZ交流電變壓成50V到500V交 流電，并且用變壓器與大地隔離后整流成直流50V到500V直流電壓.再用滅弧的人功率腳踏開(kāi)關(guān)啟動(dòng)和停止向人 地供電.停電時(shí)用電欖線啟動(dòng)對(duì)二次場(chǎng)的測(cè)量這種方法的缺點(diǎn)是接收機(jī)不能靈活移動(dòng)只能移動(dòng)M N測(cè)量電極（跑 極）這種方法測(cè)量費(fèi)時(shí)費(fèi)工,而且測(cè)量精確度易受測(cè)量的長(zhǎng)線上的干擾而降低（長(zhǎng)線易受電磁感應(yīng)）70年代初地質(zhì)部物探研究所研制出接收機(jī)與發(fā)送機(jī)無(wú)電欖聯(lián)接的短導(dǎo)線激電儀.用接收機(jī)從測(cè)量電極M N上來(lái) 的一次場(chǎng)停電后

45、沿來(lái)啟動(dòng)對(duì)二次場(chǎng)的測(cè)量.這種方法國(guó)際上也采用了典型儀器有加拿大先得利公司的IPR8型激 電儀.80年代初由我國(guó)上海地質(zhì)儀器廠研制的SJJ_1型儀器與IPR8相同.湖南地質(zhì)局研制了大功率短導(dǎo)線激電儀 在省內(nèi)和鄰省江西推廣使用獲得良好的效果這類儀器都是測(cè)量線是短導(dǎo)線的都是利用尋找一次場(chǎng)后沿來(lái)啟動(dòng) 二次場(chǎng)的測(cè)量，即遠(yuǎn)點(diǎn)啟動(dòng)法尋找一次場(chǎng)停電沿的方法也有多種;一種是用電容電阻微分器尋找后沿，這種方法簡(jiǎn) 單但不太可靠（微分電路易受干擾）.另一種方法是用電平鑒別電路（施密特觸發(fā)器）來(lái)區(qū)分一次場(chǎng)和二次場(chǎng)適當(dāng)設(shè) 置施密特電路的翻轉(zhuǎn)電平（在一次場(chǎng)和二次場(chǎng)中間）和施密特電路的滯后回差（回差人一些可抗干擾）可以比較可

46、靠 地區(qū)分一次場(chǎng)和二次場(chǎng)另外國(guó)外又推出抗干擾性能更好的鎖相環(huán)同步電路，典型儀器是MAK_3.fl是鎖相電路在 超低頻激電信號(hào)卞鎖定時(shí)間較長(zhǎng)，在干擾人的工區(qū)不易鎖定后同步測(cè)量因此目前國(guó)際上人多采用電平區(qū)分的方法, 即用帶施密特特性的電平比較器來(lái)區(qū)分一次場(chǎng)和二次場(chǎng)本儀器就采用這種方法.尋找正負(fù)一次場(chǎng)停電后沿的電路（LOOK_V2.S01）電法勘探測(cè)量原理25(2).電壓幅值精度：二次場(chǎng)的幅度相對(duì)一次場(chǎng)是比較小的,野外一般只有1%到5%.在尋找后沿時(shí)放大器用的增益是適合一次場(chǎng)的，這 個(gè)增益對(duì)二次場(chǎng)是太小了,帶來(lái)的后果是AD轉(zhuǎn)換器采樣的數(shù)字有效位數(shù)降低.這樣就測(cè)不準(zhǔn)二次場(chǎng).為了提高測(cè) 量精度必須擴(kuò)人放

47、人器的增益，使二次場(chǎng)放大到AQ轉(zhuǎn)換器最大輸入電壓的一半以上.這樣才能獲得最多的有效位 數(shù)最終對(duì)每一個(gè)二次場(chǎng)電壓有兩個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)，一個(gè)是增益GAN,個(gè)是A/D轉(zhuǎn)換器采樣值V_SAMP(12位二進(jìn) 制定點(diǎn)數(shù)).它表達(dá)的二次場(chǎng)是一個(gè)浮點(diǎn)數(shù) DELTA_V2=(float)V_SAMP/GAN.每次測(cè)量一個(gè)二次場(chǎng)必須對(duì)它進(jìn)行自動(dòng)增益設(shè)置，接著對(duì)二次場(chǎng)進(jìn)行AQ轉(zhuǎn)換.這個(gè)過(guò)程必須在精確的60亳秒內(nèi) 完成.這樣就可以在660亳秒對(duì)二次場(chǎng)衰減曲線采得十個(gè)DELTA_V2的浮點(diǎn)數(shù)幅值.(3) .精確補(bǔ)償自然電位,MN不極化電極極差，放大器自身的零點(diǎn)偏移和漂移為了精確測(cè)量二次場(chǎng)，必須把影響二次場(chǎng)的直流偏移和漂移干

48、擾信號(hào)全部補(bǔ)償?shù)簦@些直流干擾信號(hào)包扌舌1儀器 放人器自身的零漂,2.自然電位,3.測(cè)量電極的極差.為了補(bǔ)償放人器自身的零漂，需要把放人器的輸入對(duì)地短路，并 且讓自然電位補(bǔ)償器輸出0MV,放人器的增益設(shè)為最人.此時(shí)測(cè)屋放人器的輸出電壓.把這個(gè)電壓除以增益得到的 就是放人器自身的零漂.再把這個(gè)零漂求反后送到自然電位補(bǔ)償器中去這樣就完成了放人器自身的零漂補(bǔ)償以 后對(duì)MN來(lái)的信號(hào)中自電和極差補(bǔ)償要在放大器自身的零漂的基數(shù)上疊加后送到自然電位補(bǔ)償器，這樣就口【以把 對(duì)二次場(chǎng)測(cè)量干擾的所有直流信號(hào)全部補(bǔ)償?shù)?(4) 儀器的內(nèi)部蓄電池不足時(shí)也會(huì)影響測(cè)屋精度.所以在對(duì)一次場(chǎng)和二次場(chǎng)測(cè)量之前都要讓多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

49、轉(zhuǎn)接到 蓄電池.測(cè)量一次蓄電池的輸出電壓是否在允許范圍內(nèi).C8051F060 CPU中的A/D轉(zhuǎn)換器方塊圖電法勘探測(cè)量原理#測(cè)衰減曲線的室內(nèi)測(cè)試方法如卞圖所示，這是一個(gè)DX88激電儀模擬信號(hào)發(fā)生器。利用這個(gè)發(fā)生器可以在室內(nèi)測(cè)衰減曲線。QszzzzzhzzDXKK-（一）：DX88模擬信號(hào)發(fā)生器的簡(jiǎn)單介紹：1:左上方有一個(gè)表頭，此表頭顯示的是輸出的信號(hào)人小，可以根據(jù)粗調(diào)或細(xì)調(diào)開(kāi)關(guān)調(diào)整輸 出信號(hào)的大小。2：左下方顯示的“S頻率選擇（HZ）”開(kāi)關(guān)是選擇信號(hào)的頻率，一共有11種頻率可供選 擇。括號(hào)里表示的是頻率大小，括號(hào)后面表示的是周期大小。3： “細(xì)調(diào)”開(kāi)關(guān)可以調(diào)整輸出信號(hào)的大小，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)信號(hào)變大

50、，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)信號(hào)變小。 這個(gè)開(kāi)關(guān)可以準(zhǔn)確一點(diǎn)的調(diào)整信號(hào)的大小。4： “粗調(diào)”開(kāi)關(guān)也可以調(diào)整輸出信號(hào)的大小，上面有十一個(gè)開(kāi)關(guān)可以選擇，選擇的數(shù)字越 大，輸出信號(hào)越小。這個(gè)開(kāi)關(guān)只可以大概的調(diào)整信號(hào)的大小。5： “功能選擇”開(kāi)關(guān)，工作時(shí)將開(kāi)關(guān)打到“工作”檔，檔工作完畢，將開(kāi)關(guān)打到“關(guān)”檔。6：本信號(hào)發(fā)生器要用18V的充電器充電7： “換向”開(kāi)關(guān)可以使輸出的信號(hào)變換方向。8： “DC”開(kāi)關(guān)將開(kāi)關(guān)撥到上面時(shí)，輸出的是直流信號(hào)，撥到卞面時(shí)，輸出的是交流信號(hào)。9： “頻域”開(kāi)關(guān)將開(kāi)關(guān)撥到上面時(shí)，輸出的信號(hào)為:撥到“時(shí)域”檔時(shí)，輸出的信號(hào)為:（-）：利用這個(gè)信號(hào)發(fā)生器測(cè)衰減曲線。1：從“信號(hào)輸出”的兩個(gè)接線柱

51、接出兩根線，連到找水儀器的“M”“N”兩個(gè)接線柱上。2：將信號(hào)發(fā)生器的“功能選擇”開(kāi)關(guān)撥到“工作”檔，“頻域”開(kāi)關(guān)撥到“時(shí)域”檔，“LF”開(kāi)關(guān)撥到“LF”檔，“DC”開(kāi)關(guān)撥到下面，“電壓”開(kāi)關(guān)撥到“電壓”檔。3：用戶可以根據(jù)需要利用“粗調(diào)”，“細(xì)調(diào)”開(kāi)關(guān)調(diào)整輸出信號(hào)的人小。4：接著就可以操作找水儀器測(cè)衰減曲線。電法勘探測(cè)量原理0 '00I I ITV1Jll 1zxxxzxxxn二 niDW刪瞬號(hào)豳：1L2：Q0XV WWW 07占門(mén)？。丄-m-I3f占二IHMnnrmrmCl! C14liilliioi er a: za,h 口 ；xr ;tr 視電阻率和各種電阻率法的裝置類型及其物

52、理實(shí)質(zhì)一視電阻率的概念公式公式2u3=±：A Vmn A Vmn(1-23)=K*II是在介質(zhì)為均勻和各向同性的情況下求得的。但在自然界中通常是不均勻的介質(zhì)如果在不均勻介質(zhì)情況下進(jìn)行測(cè)量，則由公式(123)所計(jì)算的P值,便不是介質(zhì)電阻率的真值，而稱為視電阻率，并用字母p K表示，實(shí)際上視電阻率，是在電流場(chǎng)作用范圍內(nèi)各種巖石電阻率的綜合反映，它既不等于這種巖石的電阻率又不等于那種巖石的電阻率,當(dāng)在均勻各項(xiàng)同性介質(zhì)中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不管A,B,M,N之間的距離如何,按公式P二K* AV/I所求得的P值都將保持一樣。而P K的大小在本質(zhì)上就既決定于AB,MN之間 的距離，又決定于它和介質(zhì)中某些

53、不均勻體的相對(duì)位置，同時(shí)還和地質(zhì)體的體積大小, 埋藏深度，形狀等有關(guān)，因此研究P K隨著電極距離的改變，或者相對(duì)位置的改變而出現(xiàn)的變化規(guī)律，我們就能夠判斷地下地質(zhì)構(gòu)造的性質(zhì)，實(shí)際地質(zhì)條件多是不均勻的，所以工作中所觀測(cè)的通常不是P, 而是P K,故在一般情況下P K=K*AV/I,W在均勻介質(zhì)的特殊情況下,PK=PO另外由P K=K*AV/I可知,p K與通入地下的電流強(qiáng)度I無(wú)關(guān)，因?yàn)镮的改變將引起電位差成正比的改變。二各種電阻率法的裝置類型在電阻率法中扮為電測(cè)剖面法和電測(cè)探法兩種，而在電測(cè)剖面法和點(diǎn)測(cè)探 法中又根據(jù)各種不同的電極裝置(供電和測(cè)量電極的相互位置),包含許多變種方法，一般講，裝置的

54、數(shù)目可以有很多，但在實(shí)際工作中,目前得到應(yīng)用的只是其中的少數(shù)?，F(xiàn)將幾種常用的電阻率法及其裝置類型說(shuō)明如下(圖1 11)0(一)電測(cè)剖面法 中間梯度法libN(2)聯(lián)合剖面法C(s(3)四極對(duì)稱剖面法Hih(5)純異常剖面法(二)電測(cè)探法對(duì)稱測(cè)探法I'H(2)偶極測(cè)探法1赤道偶極測(cè)探法AMBIN2 軸向偶極測(cè)探法-直 EM N圖1 11各種電阻率法的裝置類型電法勘探測(cè)量原理竺在大多數(shù)情況下，以上各種裝置類型都是將供電（AB）和測(cè)量（MN）電極布置在一條直 線上。并且以MN的中點(diǎn)做為記錄點(diǎn)，例外的有偶極電測(cè)探法。由于裝置類型的不同，故由公式2tcP=(1.24)/AN)+ (1 /BN)寫(xiě)出的布極常數(shù)表達(dá)式也不一