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航空瞬變電磁法儀

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航空瞬變電磁法儀

航空電磁法自上世紀50年代以來(lái),基本上是在兩個(gè)平臺上發(fā)展。一個(gè)是直升飛機裝載的頻域率電磁法(HEM),它的頻帶窄,發(fā)射功率低,兩個(gè)接收線(xiàn)圈很接近,因此探測深度淺,分辨率低 。固定翼飛機裝載的時(shí)間域瞬變電磁法(AEM),它的頻帶寬,發(fā)射功率大,兩個(gè)接收線(xiàn)圈是分離的,因此它對目標體的電導率識別能力和空間分辨率都優(yōu)于 HEM,探測深度也遠大于HEM。自二十世紀末開(kāi)始發(fā)展直升飛機裝載的時(shí)間域瞬變電磁法AeroTEM(圖1)


 

 圖1  AeroTEM系統 (在委內瑞拉勘探金剛石礦)

1.AeroTEM的接收線(xiàn)圈位于發(fā)射線(xiàn)圈的中部,兩者共中心。這種裝置結構具有一系列優(yōu)點(diǎn):

      (1)對所有的探測目標體,無(wú)論其埋深多大,都能取得最大的響應。
      (2)與AEM系統比較,AeroTEM系統所獲得的探測目標體異常最尖銳、清晰、簡(jiǎn)單。
      (3)異常形狀與飛行方向無(wú)關(guān)。
      (4)探測深度最大,AeroTEMⅡ可達400m, AeroTEMⅢ可達600m, AeroTEMⅣ可達800m。
      (5) 對異常分辨率和空間分辨率最高。
      (6) 對高導覆蓋層不敏感。

2.AeroTEM系統的構成:

      直升機裝載的AeroTEMⅡ系統的發(fā)射線(xiàn)圈直徑5m,由8匝銅線(xiàn)組成,最大發(fā)射電流250A,可以產(chǎn)生40000Am2的峰值發(fā)射矩.有兩個(gè)接收線(xiàn)圈,一個(gè)沿Z軸布置,另一個(gè)沿X軸布置。
      發(fā)射線(xiàn)圈發(fā)射的三角形電流脈沖(一次場(chǎng))向地下傳播,當遇到導體的探測目標時(shí)產(chǎn)生二次場(chǎng)。一次場(chǎng)和二次場(chǎng)被接收線(xiàn)圈所接收,并存儲在可移動(dòng)的硬盤(pán)之中,以便進(jìn)行后處理。
      發(fā)射線(xiàn)圈、接收線(xiàn)圈和發(fā)射驅動(dòng)線(xiàn)路安置在圓形的框架上,在飛行中發(fā)射?接收線(xiàn)圈距地面間距30m,距直升飛機40m。銫光泵磁力儀安置在發(fā)射--接收線(xiàn)圈10m以上的吊艙內。數據采集系統和定位系統,如GPS和無(wú)線(xiàn)電測高儀,安置在直升飛機內部。
      由于A(yíng)eroTEM系統有很大的發(fā)射功率和較小的距地面間距,所以它比裝載在固定飛機上的瞬變電磁系統AEM有很強的二次場(chǎng)響應和很高的分辨率。

3.AeroTEM系統采用兩種方式抵消接收線(xiàn)圈中的一次場(chǎng)信號:

      (1)利用補償線(xiàn)圈抵消Z軸上接收線(xiàn)圈內的一次場(chǎng)幅度(可從109nT/s抵消到103nT/s)。
      (2) 在數據后處理當中,采用適當算法把剩余的一次場(chǎng)信號去掉。最后結果是,在開(kāi)通時(shí)段內(on time)僅剩有±2nT/s的一次場(chǎng)信號(噪聲),在關(guān)斷時(shí)間內(off time)僅剩有±0.2nT/s的一次場(chǎng)信號(噪聲),并且這個(gè)值在數據疊加過(guò)程中,可以作為常數消除掉。沿X軸布置的接收線(xiàn)圈對發(fā)射線(xiàn)圈起平衡揭合作用,接收不到一次場(chǎng)信號 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 發(fā)生器| 多用表|。
      AeroTEM系統的觀(guān)測過(guò)程及異常響應:AeroTEM系統是通過(guò)發(fā)射線(xiàn)圈向地下發(fā)射三角形電流脈沖即一次場(chǎng) (見(jiàn)圖2中的三角波形)。該一次場(chǎng)在地下導電目標體即礦體中,感應出二次場(chǎng),即異常響應,(見(jiàn)圖2中的紅線(xiàn)和藍線(xiàn))。接收線(xiàn)圈在一次場(chǎng)發(fā)射的后半期,即開(kāi) 通時(shí)段(on time)內觀(guān)測12個(gè)信號值。在開(kāi)通時(shí)段內的二次場(chǎng)信號對于高導性目標體非常敏感。但由于在關(guān)斷時(shí)段內(off time)噪聲非常小,所以對探測某些導電目標體非常有利。

 
         圖2 AeroTEM系統發(fā)射的1150毫秒正三角形電流脈沖

      在開(kāi)通時(shí)段內(on time)觀(guān)測的12道信號值是等間隔觀(guān)測;在關(guān)斷(off time)時(shí)段內觀(guān)測的16道信號值,其中前8個(gè)信號值是等間距觀(guān)測,后8個(gè)信號值按對數間隔觀(guān)測。
      圖3和圖4分別是關(guān)斷時(shí)段內和開(kāi)通時(shí)段內AeroTEM系統觀(guān)測到的異常響應諾模圖日本日置HIOKI,它們表示AeroTEM系統能夠探測到的導電目標體、即礦體的電導值(S)范圍。

 


                        圖 3 AeroTEM系統在關(guān)斷時(shí)段內觀(guān)測的16道信號模擬諾模圖

      圖中設定的目標體是200m×200m的板狀導體,埋藏在非導體的下半空間    之內,埋深50m。橫坐標表示目標體的電導值(S), 縱坐標表示導常響應值(nT/S)。從圖可見(jiàn)早期響應、即第一道觀(guān)測的峰值為5S,而晚期響應、即第16 道觀(guān)測的峰值為50S,而全部16道所覆蓋的目標體電導值為0.05S-500S。這表明,在這個(gè)電導值范圍內的目標體都可以被AeroTEM系統所發(fā)現。
 
 
                     圖 4  AeroTEM系統在開(kāi)通時(shí)段內觀(guān)測的12道信號模擬諾模圖

      目標體尺寸和埋深與上圖4相同。從圖可見(jiàn),早期相應的峰值也是5S,而各道的晚期響應都趨于500S,對目標體的分辨率為0.05S-500S。
發(fā)布人:2010/11/2 10:21:002031 發(fā)布時(shí)間:2010/11/2 10:21:00 此新聞已被瀏覽:2031次