瞬变电磁的工作方法原理(瞬变电磁系统使用培训之一).ppt

华侨大学信息学院 王华军 CUGTEM200X型瞬变电磁系统使用培训 王华军: huajunw@126.com 梁庆九: 02762609982, qingjiul@126.com 2007.4.10 武汉 一、瞬变电磁的工作方法原理 1．瞬变电磁法的概念 瞬变电磁法（Transient Electromagnetics Method, TEM）是以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理，利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场，并研究该场的空间与时间分布规律, 来寻找地下矿产资源或解决其他地质问题的一支时间域的电磁法。 瞬变电磁法图解 2．时间域的电磁法与频率域电磁法的关系 a、工作方法不同： 频率域电磁法：在一系列离散的频率上工作； 时间域电磁法：通过发送一系列离散的电脉冲来工作，频率成分极其丰富。 b、物理基础不同: 频率域电磁法：不同频率的电磁波穿透深度不同。频率高穿透深度小，反映浅部的地电信息。频率低穿透深度大，可以反映深部的地电特征。 时间域电磁法：不同时间反映不同的深度。感应时间越长，电流穿透越深，因此越能反映地下深处的信息； 3．瞬变电磁法的特点 ①断电后观测纯二次场，不受一次场干扰，发现异常能力强； ②不受高阻层屏蔽，能克服低阻覆盖层的影响，穿透能力强，探测深度大，一般几百米，最深可达1公里以上； 3．瞬变电磁法的特点 ③受地形影响小。在高阻围岩地区不会产生地形起伏影响的假异常；在低阻围岩地区，由于是多道观测，早期道的地形起伏影响也较易分辨； ④对低阻层的分辨率高，能清晰、直观地显示探测目标埋藏的相对位置； 3．瞬变电磁法的特点 ⑤工作装置形式灵活多样，剖面测量和测深工作同时完成，工作效率高，信息量大，可以减少多解性； ⑥仪器轻便、功率大，供电困难的地区能正常工作； 主 要 应 用 ①地下水和地热资源的调查 ②寻找低阻矿体：铅锌矿、硫化矿 ③寻找溶洞 ④高阻覆盖地区(如碳酸盐岩、火成岩和冻土覆盖地区)的油气田的普查和勘探； 5．发送电流波形 a、双极性矩形脉冲 b、双极性半正弦脉冲 c、双极性梯形脉冲 5．发送电流波形 a、双极性矩形脉冲 阶跃波 b、双极性半正弦脉冲 半正弦波 c、双极性梯形脉冲 斜阶跃波 6．接收信号波形 6．接收信号波形 b、动态范围大，需分段放大； 6．接收信号波形 d、晚期信号弱，且极易受外界电磁干扰，硬件需支持多次叠加和采取抗50Hz干扰措施； 6．接收信号波形 e、数据预处理的必要性 6．接收信号波形 e、数据预处理的必要性 7.数据预处理 a、奇异点、坏点剔除 自动识别偏离均值太远的突发性干扰 人为标识的坏点和噪声数据; b、多次叠加； 以下数据来自河北煤田物堪院花育才 2005-5-1D13-2.tmd 7.数据预处理 c、放大点恢复； d、电位衰减曲线用电流归一化，得到归一化电位曲线 e、确定时间零点：以电流下降到零时为准，也可以感应电压极值下降10%所对应的时刻为时间零点。 7.数据预处理 f、衰减曲线滤波 无相移数字滤波 三点滤波 卡尔曼滤波 多项式拟合 混合虑波 手动滤波 1）无相移数字滤波 指信号通过滤波系统后的任何频率信号都不会产生任何延时，输人信号与输出信号之间在时域特性的差别取决于系统幅值特性。即在通带范围内的信号全部通过，且不会有相移，信号无失真。滤波效果太强，特别是晚期，有用信号往往被滤掉，故不常用。 无相移数字滤波的特点： 2）三点滤波 曲线上每相邻三个点求其平均值,属中值滤波法，时窗短，基本可以去掉噪声,不会将有效信号过滤掉。 38 39 40 41 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 * 中国地质大学（武汉）高科资源仪器研究所 4．常用的瞬变电磁工作装置 a、剖面测量装置 重叠回线、中心回线、大定源回线、偶极装置 b、测深装置 中心回线 c、井中装置 d、航空装置 重叠回线、中心回线、大定源回线、 T R T R T R R R R R T R 偶极装置 A R R B 图 近区磁源瞬变测深工作装置 A T B T R CUGTEM2002采用中心回线装置 a、接收感应电动势 -400 -200 0 200 400 600 800 -300 -200 -1