1、瞬变电磁法（TEM）,绪论,一、基本原理 利用不接地回线向地下发射脉冲式一次电磁场，用线圈观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布，从而来解决有关地质问题的时间域电磁法（脉冲场源）。,思路：观测断电后感应电磁场随时间、空间的变化。瞬变场的延迟时间特性与地下地质体的几何参数及电性参数有关。良导地质体的规模越大、导电性越好，瞬变场的强度就越大、衰减越慢、延迟时间就越长；反之则瞬变场的强度小、衰减快、延迟时间短。 感应电磁场强：反映导电性 断电时间：反映深度,二、方法特点,瞬变电磁法是时间域电磁法之一，随时域方法而出现，它是发展在后而发展很快的电法勘探分支方法。将瞬变电磁信号
2、用于地质勘探的设想，早在20世纪30年代就有人提出。最早的时域电磁法在西方称为Elrtna法，它基于L.W.Blna在1933年获得的发明专利，该法利用电磁脉冲激发供电偶极形成电磁场，用电偶极测量电场。,我国的瞬变电磁法研究起始于20世纪70年代初，较早开展这项工作的有原长春地质学院的朴化荣、曾孝箴、王延良等人，推出了均匀大地上空间域电磁响应，并将脉冲式航电仪用于地质填图和找矿。,1977年地矿部物化探勘查研究所的蒋邦远等将脉冲电磁法用于勘探良导体金属矿。1985年牛之琏将脉冲电磁法用于金属矿勘探，并取得了明显的效果。,随后中南工业大学、西安地质学院、北京矿产地质研究所、中国地质大学、中国有色
3、金属工业总公司矿产地质研究院等单位进行研究。通过国内学者的二十多年的努力，取得了一些有价值的研究成果和大量的应用实例，在理论和方法技术方面推动了TEM在我国的应用和发展。,特点：,、断电后观测纯二次场，消除了频率域的装置耦合噪声，受地形起伏影响小。 、可采用不接地回线装置，适宜于在各种地理环境下工作，在沙漠、冻土带更显其独到特性; 、可以采用同点装置(如重叠回线、中心回线等)进行观测，达到与探测目标的最佳耦合，取得的异常强，形态简单，分层能力强;,、单脉冲激发就可以得到多信息的整条瞬变场衰减曲线，且对线圈点位、方位或接收距要求相对不严格，测地工作相对简单，工效高; 、可以通过多次脉冲激发，进行
4、多次叠加观测，并采用空间多次覆盖技术，提高信噪比和观测精度;,、可以选择不同的时间窗口进行观测，有效地压制地质噪声，获得不同探测深度的信息; 、利用该方法的测量系统，可实施地面、空中、地下、水上、井中或坑道电磁法探测; 、不受高阻层的屏蔽影响，能穿透高阻层，对低阻层灵敏、分辨能力强，在低阻围岩区，由于是多道观测，早期道的地形影响较易分辨;,、剖面测量与测深工作同时完成，提供了更多有用信息，减少了多解性。由于上述诸多特点，且伴随仪器的数字化与智能化，近些年来，瞬变电磁法在国内外都得到了较快的发展，应用范围非常广泛，并获得了明显的应用效果。,问题：,1、对浅层的垂向分辨能力不强。因为采样时间不能提
5、得很早，最早的采样时间几微秒，电阻率100，也难对20米深度分层； 2、同点装置边长越小，测的的视电阻率越小，与大地电阻率不符； 3、现只有一维水平层状大地模型的定量解释方法。 4、信噪比较低，更易受天然或人文干扰电磁信号的影响。,探地雷达（GPR）：地面地下2m； 频率域（AMT）：地下1Km以下； 时间域（TEM）：地下20m1Km。,第1章 瞬变电磁法的基本理论,1、瞬变电磁场的扩散特点 一次磁场是以两种途径传播： 第一种激发方式是，电磁波首先在空气中以光速很快传播到地表的每个点，然后有一部分电磁能量由地表传入地下，这是根据惠更斯原理，波前上每个点都视为一个新的球面波振源，故地表的每一个
6、点都陆续成为波源，将部分电磁波传入地中，在远区，这种一次磁场可以认为是不均匀平面波，且沿铅直方向传播到地中。,第二种激发方式是，电磁能量直接从场源传播到地中，是在导电介质中感应电流似“烟圏”那样，随时间推移逐步扩散到地下深处。,第一种传播方式是瞬时建立的，由于大地的电抗作用，第二种场的建立比较迟缓。早期，两者在时间上是分开的，随着时间的推移，两种场相互叠加，随后达到极大值。在晚期，第一种激发方式的场在各处衰减殆尽，在地中第二种场占居主导地位，电磁场以“烟圏”形式逐步扩散到深处，在每一地层中的涡流都有产生和增加的过程以及达到最大后逐渐衰减的过程，并且随深度的增加出现极大值的时间逐渐向后推移。,远
7、区（波区）、中区（过渡区）、近区 早期、中期、晚期在TEM法的发展初期，rHn，远区场法； 后期，LHn,rHn ，近区场法；都测瞬变电磁曲线，早期、中期、晚期。,场区的划定,远区-早期-第一种为主 近区-晚期-第二种为主,2、均匀大地的瞬变电磁响应,电流-磁场；电流断开-磁场消失；磁场变化-介质中感应电流-感应磁场；介质欧姆消耗-感应电流衰减-感应磁场衰减变化-感应出强度更弱的电流；这一过程一直进行，直至大地的欧姆损耗将磁场能量消耗完毕为止。,美国地球物理学家M.N.Nabighan研究了断电后二次涡流的分布情况：,他指出，任一时刻的 涡电流产生的磁场可等 效为一个水平环状的线 电流产生的磁
8、场。地下涡电流向下、 向外扩散的现象-“烟圈 效应”。,3、均匀大地的瞬变电磁场 及视电阻率的定义,早期视电阻率,晚期视电阻率,中线回线和重叠回线,当不满足早、晚期条件时，计算结果有误差。过去多用晚期公式，现有“全域电阻率”公式。现其定义、算法不一。也是近似算法，且在远区有多解性。但总是一种进步。使用现有设备从感应电动势计算视电阻率问题甚多。,中线回线全域电阻率,啊,在晚期感应电动势(t)t-2/5，在双对数坐标上的响应曲线呈68.2下降直线。电阻率越大，早、中期的时间短，且幅度大，电阻率越小，早、中期的时间长。图2.2.1给出中心回线下回线半径100m的两层大地的电动势时间特性曲线。,4、高
9、阻围岩中水平导电板的瞬变电磁响应,5、局部良导体的瞬变电磁响应,第2章 瞬变电磁法的反演方法,反演工作是由己观测到的现象(如实测的瞬变电磁响应)，计算或模拟产生响应的地电断面的过程。反演算法总体可分为两大类:正演拟合法，直接反演法(常又称之为:快速反演法)。目前实用的还是一维程序，且可能在将来较长一段时间内还将如此.,正演拟合法：需事先给定层参数、初始模型。多用于规律研究。直接反演法：无需先设定初始模型。视纵向电导法：从感应电动势转换为视纵向电导的过程。基于烟圈理论的快速反演：此法之优点在于每一延时给出相应的视深度和“似”电阻率，能给出构造的空间“似”形态，计算简单、实用。然而不能直接给出地电
10、参数，一些学者认为此法不能算作真正之反演。但通过此次论文工作，发现直接反演如使用适当，可起到拟合反演不可替代的作用。,第2章 瞬变电磁法的反演方法,1、基于烟圈理论的最简化反演根据M.N.Nabighian的推导，蒋邦远提出了一种简单的、快速近似反演方法。该方法的基本原理如下；均匀半空间地表线圈激发的阶跃瞬变响应可以用圆环电流来表示，某时刻圆环电流的垂向深度为：,如下半空间为层状大地，则上式中之速度v为时间t所对应地层之速度。,为突出做出此贡献之地层，速度需由下列差分式求,视深度：,一维经验反演,烟圈理论一维反演的固有缺陷： 1、全域视电阻率计算时可能出现的双解或无解。 2、出现解释困难的“上
11、凸”和“下凹”现象(以往又称为为“向上挠曲“、“向下挠曲”),啊,啊,强干扰信号剔除,TEM数据在双对数坐标中随时间增加而不断衰减，若采集的数据不符合衰减趋势(即:后一测道较前一道基本不衰减甚至大于前一道的值;或后一道数据较前一道出现明显的下降“台阶”)，一般不宜先采取圆滑处理(因圆滑处理仅会将此强干扰分配到其它测道中去)，而应首先进行下述的强干扰剔除。,在双对数坐标中，首先计算衰减曲线在各测点、各测道的斜率，并进行统计，计算出平均值及方差，并对斜率超差的测道进行校正。即当某测点第i道超差时，以其前一道的斜率为基础，综合考虑第i道前后各测道的斜率，加权归一得到斜率值k1，同时计算邻近测点在该测
12、道的加权斜率值k2:。则有:,a,测道圆滑,在TEM观测中，即使纵向地层有明显变化，其感应电动势衰减曲线亦为相对连贯的变化曲线，若非如此，则视为干扰，可作测点圆滑处理。,测点圆滑,多数情况下，若测点距不太大时，其感应电动势在沿测线方向上亦应相对连贯，很少表现为单点异常。如连贯性太差，可进行测点圆滑。,附：TDEMG2初步反演结果各量说明 Ntx 发射线圈匝数 Trarea 发射线圈面积 (m2) Nrx 接收线圈匝数 Rxarea 接收线圈面积 (m2) I 发射电流强度 Trmp 关断时间 Chno 测道序号 Dtms 采样时间 V 电压 Rsohm.m 全域视电阻率 Pl 视电阻率（晚期公
13、式） Hr 深度 (m) No 编号（编号1对应测道1与2之间，编号2对应测道2与3之间） ADTms 对应No的时间 Ahr 对应No的深度 Psmk 用烟圈理论计算的视电阻率 Pn1、Pn2、Pn3：该视电阻率与真电阻率量纲一致，可作真电阻率使用，故亦称作似电阻率，它们较Rsohm.m相比，在层位发生变化时，响应更灵敏，其中Pn1最灵敏，Pn2次之，Pn3再次之。,2、视纵向电导反演解释,BACHIOPOB把确定水平薄层纵向电导S及深度h的公式用到层状大地的情况，并把所得到的S、h称之为视纵向电导S，及视探测深度h，S，及h:参数可用于测深资料的反演。直流电测深方法中，为了简化对于多层断面
14、的解释方法，引入了“代替层”的概念。在瞬变电磁测深方法中，如图2一l所示，引入等效导电薄层，其目的同样是为了简化对于多层断面的解释方法。,层状大地的感应涡流环将随时间而向下、向外扩散衰变，因此，对于某个时间t、有相对应的探测深度h，在该深度范围内岩层的总纵向电导为S1。那么，对于这样的断面，可以用等效导电薄层模型位于深度为h:，且纵向电导值S:、=S、的导电薄层加以等效。显然，S丫、h:值是时间t的函数，其计算公式可以利用上节中已列出的确定水平导电薄层的S:和h:公式，即中心回线及重叠回线装置情况下的表达式,视纵向电导S:及视深度hT常规算法,啊,啊,新的视纵向电导,啊,啊,A,第3章 瞬变电
15、磁法的工作方法,1、工作装置重叠回线和中心回线置；分离回线置；框-回线装置；,2、工作装置和回线大小的选择,当要求的探测深度较小（数百米），要求较高的分辨率时-同点装置； 当要求的探测深度较大，或铺设动源回线困难时-大回线定源装置； 回线边长大，探测深度大，横向分辨率低。同点装置：L=0.5H大回线定源装置:L=H,我们曾用边长10m的小回线,用单脉冲强场源 激励(其频谱特性参考文献5),能发现150 m处 的溶洞;文献6的作者们采用5 m边长的小回线, 在强场源激励下,获得800 m深部信息。实践表明回线边长不决定于探测深度,而与探测目标的规模,以及赋存背景等条件密切相关。,在找矿中,往往不
16、是根据探测深度选择回线边长,而是根据几种常规边长,在已知矿上选择异常清晰的回线边长,作为全区找矿的回线边长。以异常清晰为目标,实际上是追求高信噪比的观测结果。在已知矿上无异常,即使再加大边长也往往无济于事。在找矿实例中,有加大回线边长、矿体异常更清晰的实例,但也有回线边长加大后异常变得不清晰、更零乱的实例。,啊,加大双向周期电源脉冲的脉宽,是降低场源基频、加大探测深度的必要措施,但是加大电流脉宽对于中、小功率场源系统是困难的。使用加拿大EM-37瞬变电磁探测系统,在新疆地区找矿10多年,取得了较好的效果,统计表明最大找矿深度约为200m左右。为了增加深度,将电流脉宽由10 ms(基频25Hz)
17、加宽至20 ms(基频12. 5Hz),预计探深可达300 m左右。但是,在新疆的地电条件下,由于EM-37的2. 8 kW功率不足,对于电流脉宽20 ms激励,无法观测到信噪比好的瞬变响应信号。预计场源需要达到15 kW才能奏效。,3、瞬变电磁法的资料整理和解释,观测参数：多道的：供电电流：二次感应电位。,图件：1、多道 剖面图；,2、 测深曲线,3、 拟断面图,资料的解释,测深资料的解释：当需划分岩层垂向分布时，进行测深资料的解释。作出各测点的测深曲线，由曲线类型，大致分层，用专门软件进行定量解释。剖面资料解释：进行剖面资料解释时，主要是探测局部良导地质体，主要是定性解释。,第4章 信号检
18、测,发射机通过发射线圈向地下良导体发射交变的磁场，地下良导体感应到能量并在体内产生涡旋电流从而激发出二次场，但实际的发射-接收过程却很复杂。尤其是多砸线圈。为了简化讨论，发射，接收过程假定都为理想过程，接收采集为全时间采集，这样就得到整个收发过程中信号的时序图，见下图：,飞,v,在瞬变电磁法勘探中增大发射回线和接收回线边长,可以增强信号强度,延长有效信号的持续时间,有利于加大探测深度。但这样会使回线布设困难,横向分辨率降低。此外,在增大有效信号强度的同时,使干扰信号强度也增大。因而,野外人员在保证预定勘探深度的情况下,一般都尽可能地选择小的回线边长。有时为增强信号强度来达到一定的探测深度,发射
19、和接收装置常常采用多匝线圈。,暂态过程分析,线圈不仅有内阻、自感,而且还有分布电容,TEM发射回线等效电路如图1所示。图中R*是线圈的内阻,R为匹配电阻,C为分布电容,L为自感。当突然断开或接通加入电路中的电源时,这个回路中的电流将从原来的状态向新的状态变化,这种过程不可能在瞬间完成,即存在一个过渡过程,其间在线圈中产生感应电动势,之后又随时间的增加而衰减,该现象称为线圈的固有暂态。,1、发射线圈,a,a,啊,自感电动势曲线要经历感应和衰减二个阶段,当发射线圈中的电流在t=0关断时,回路中的电流要经过一段时间才能降为0。此时,线圈产生的感应电流随回路中电流的减小而增大,且方向相反。在发射电流降
20、至0时,感应电流达到最大值。接着进入衰减段,同样由于线圈的自感作用,感应电流也不能立刻降为0,而要随时间逐渐衰减至0;,由于多匝线圈的整体感应能力较强,其感应电动势曲线(图2(b)感应段和衰减段所用时间比单匝线圈长的多(图2(a),感应电动势的最大值也远大于单匝线圈。感应段和衰减段时间越长,对有效观测值的范围影响越大。而感应电动势最大值越大,则对早期的观测值影响越大。因此,多匝线圈自感对早期数据的干扰比单匝线圈大得多。由此可见,对线圈必须精心设计,尽量减小暂态。,（3）多砸关断时间长。 下图表示从关断时间后开始接收信号所接收的二次场信号，其实二次场在关断时间(较短)内几乎是以线性增加，而在关断
21、后近似以指数衰减，如下图：,可见，在tof时间内，感应电流逐渐增加，在t=tof时达到极大值，然后按指数规律衰减，由图2.3.2可见，这种上升、衰减速度决定于oft比值。tof较大的情况下，感应电流将缓慢增大至极大值，然后以较慢的速度按指数规律衰减。,关断时间主要取决于发射回线尺寸及发射电流大小，可以采用下式作粗略地估算，式中L为发射回线电感，对于单匝圆形回线L=2r/300(以mh为单位)，R为回线电阻，V为外加于回线的电压；oft以ms为单位。,由于发射回线确定后，发射回线电阻R和电感L是定值，发射电流增大，关断时间增大，发射电流增大一倍，关断时间增大1.28倍。,2、接受线圈,由电路理论
22、可知，对于由电阻R、电感L、和电容C构成的电路，当突然断开或接通加入电路中的电源时，电路中的电流将从原来状态向新的稳定状态变化，这种变化过程不可能瞬间时内完成，中间存在一个过渡过程。激励场变化产生的一次磁场和二次磁场形成的感应电动势对线圈分布电容进行“充电”和“放电”。当采用接收线圈观测二次场时，由于接收线圈本身将存在一种固有过渡过程，以致接收线圈输出的并不完全是线圈上的感应电压，包括线圈上的分布电容的电位u(t)变化。它的存在将干扰正常观测，需要研究其规律，以便在实际观测信号时加以抑制和消除。,野外常用的接收线圈有：多匝空芯线框及磁芯多匝线圈(探头)两种，其等效电路如图3.2.1所示，图中L
23、表示线圈的电感，r表示线圈的内阻，Cr为分布电容；Ca、Ra分别为前置放大器的输入电容和输入电阻。为了使线圈的过渡过程处于临界状态，有时需接入匹配电阻RT，一般情况下RTRa。,所用仪器Ra=100欧姆米,啊,（1）接收线圈在阶跃脉冲下的响应分析,为了计算方便可以定义C=Cr+Ca，R=RT/Ra，由于RTRa，因此Ra可忽略。感应电动势e(t)可以用下方程进行描述：,啊,啊,瞬变电磁法是“宽带”系统,要求线圈的固有频率0n10 kHz。固有频率越大越好。需减小电感、电容。一般来说,为使线圈的固有过渡过程缩短,要求线圈阻尼系数越大越好，但必须保证临界系数K=1,多砸线圈是个矛盾体。适中。匹配电
24、阻的确定有为突出。,发射线圈也是如此：,（2）匹配电阻的选择,啊,通常接收线圈的电感在毫亨级别，而电容在皮法级别，直流电阻在几十到几百欧姆，而匹配电阻在几k到几十k的量级，因而匹配电阻的近似值中可以将直流电阻r，还有Lr 2C忽略，于是得到下面的近似表达式：,a,(3)过渡过程对接受的影响,一次场在感应段的过渡过程,结论： 1.当关断时间不变时，一次感应电压的过渡过程随线圈的阻尼系数变大，上升和衰减速度变快，反之亦然。阻尼系数发生变化，仅上升和衰减的速度发生变化，一次感应电压幅值不变。 2.当线圈阻尼系数不变时，一次感应电压幅值随关断时间变短而变大，过渡过程时间变短，关断时间大小发生变化，仅影
25、响充电的最大值。,斜阶跃脉冲下的二次感应电压,啊,结论： 1.二次感应电压幅值随地质体的时间常数变大而变小，衰减速度变慢。 2.关断时间越短，二次感应电压幅值越大，受到影响越小，有效数据范围越大。,二次场在接收线圈中的过渡过程,1.电流关断后早期的二次感应电压幅值变小，由原来较大正值变为负值 2.在感应段的二次感应电压曲线达到极大值的时间延迟，由原来在关断结束立即出现最大值，变为延迟了一段时间。,在电流关断结束后的一段时间内，二次感应电压从负值变为正值的过渡时间变大，使得早期数据幅度变小，同时达到最大幅值时间延迟。,线圈的阻尼系数越大，感应电压从感应段的负值向衰减段正值过渡时间越小，对早期数据
26、影响越小，反之亦然。,在感应段电压随导体时间常数变大幅值增大，在衰减段电压幅值随导体时间常数变大而变小。,图3.5.1中给出全程瞬变响应曲线，其计算参数分别为：发射电流If=20A，关断时间tof=0.1ms，导体时间常数d=0.6ms，线圈谐振频p=110kHz，线圈匹配电阻Rp=23k，线圈分布电容Cj=200F，发射接收线圈互感MFJ=20H，线圈内阻r=1.2，导体接收线圈互感MDJ=300H，线圈电感Lj=550H，发射线圈导体互感MFD=300H。,阻尼系数越大，在感应段上升和衰减速度越快，上升的最大幅值趋向一次感应电压值V1，反之亦然。,关断时间越长，一次感应电压V1的幅值越小，
27、过渡过程上升时间变长，上升速度不变，受影响的时间窗口变宽，早期发生畸变的数据变多。,在感应段，导体的时间常数越大，总感应电压幅值越小，上升的速度越慢；在衰减段的早期，导体的时间常数越小，总感应电压幅值越大，衰减速度越慢；在衰减段的晚期，导体的时间常数越小，幅值越大，衰减速度越快，而且不同电导率的曲线存在差异，可以进行分辨。,1.线圈谐振频率越高，最早取样时间越小，过渡过程影响的时间范围越短。 2、可能原因 阻尼系数太小。 K小于1，出现震荡。 3、线圈变潮湿，使电容 增大,过渡过程对勘探深度的影响分析,由于过渡过程的存在，早期取样时刻的感应电压发生畸变，以致可用数据的最早取样时间tmin不能从
28、零开始，因此，有效勘探不能从地表开始。下面分析过渡过程对勘探深度的影响，趋肤深度计算公式为：,是,一次感应电压对勘探深度的影响分析,啊,3、一些实验结果,矿井瞬变电磁观测系统回线边长一般不超过3 m,为了达到相应的探测深度,只能靠增加线圈匝数的形式来增大线圈发射面积,提高发射磁矩,增强感应信号强度.匝数的增加改变了线圈的电阻与自感系数,使得发射功率与发射磁矩也随之做出相应的变化,同时,发射、接收线圈间自感互感将增强,致使关断时间过长,早期数据畸变,无法识别浅层信息.因此线圈匝数的多少决定着矿井瞬变电磁观测系统数据采集的好坏,从某种意义上说,矿井瞬变电磁观测系统的优化设计即为发射、接收线圈匝数的
29、合理选择.,发射线圈匝数的优化,线圈边长2m 2 m,各种匝数均使用同一规格的1 5 mm2单股多丝电缆绕制.采用同一回线、重叠回线两种装置形式.同一回线装置形式(图1(a)由于发射(Tx)、接收(Rx)均使用同一个线圈,可以避开接收线圈的影响,单纯用于发射线圈问题的研究.重叠回线装置形式(图1(b)发射与接收分别采用不同的线圈,增加接收线圈匝数可以增强感应信号幅值,提高信噪比.,a,发射功率随线圈的增加而减小,20匝时为99. 60W,当发射线圈增加至60匝时发射功率减小到47.15W,不及20匝时的1/2.可见,发射功率受线圈匝数变化的影响较大.发射磁矩随线圈匝数的增加逐渐增大,但其增长幅
30、度较小,如表1中发射磁矩由60匝的516 0A/m2减小到20匝的420 8 A/m2,仅相差95 2 A/m2,线圈匝数增加至3倍,而磁矩仅增加了1/5,这种变化对于增强信噪比作用甚微.,对于关断时间,由表1可知,20匝时为479 s,30匝时为721 s,40匝时为939 s,60匝时为1 249 s,匝数增加1倍,关断时间近乎增加1倍,由此可以推断,关断时间近乎与发射线圈匝数呈线性正比关系.,发射功率与发射磁矩决定着瞬变电磁的探测深度,较强的发射功率与较大的发射磁矩有利于增强感应信号幅值,延缓感应信号的衰减时间,增强信噪比,进而提高探测深度.关断时间的长短决定着瞬变电磁对于浅部的探测能力
31、,过长的关断时间会造成较长时间段内早期接收数据的严重畸变,以致无法分辨浅层地质信息,进而丧失对浅层的分辨能力.,根据不同发射线圈匝数的实验可知,发射功率随发射线圈匝数的增大而减小,且受发射线圈匝数的影响较为明显,发射磁矩虽然随发射线圈匝数的增大而增加,但相比线圈增加的匝数来说变化不大,对增强信噪比效果甚微,受发射线圈匝数影响最大的是关断时间,关断时间跟发射线圈匝数近乎呈线性正比关系.,从发射功率、发射磁矩、关断时间等多种因素考虑,发射线圈匝数并不是越多越好.当不太关心浅层地质信息时可以选择稍多的线圈匝数,从本实验看,以40匝为宜;当对浅层分辨率要求较高时,应选择较少的发射线圈匝数,在发射机性能
32、允许情况下以20匝为宜.,接收线圈匝数对关断时间的影响,s,可见,关断时间仅随发射线圈匝数的变化而变化,与接收线圈匝数基本没有关系.需要说明的是,受实验场点的影响,与表1中同一回线相应发射线圈匝数的关断时间相比,重叠回线略有升高.,接收线圈匝数对接收信号的影响,通常使用的接收线圈可近似地看作LR电路,接收线圈的暂态过程实际上是LR电路的暂态过程L/R称为LR电路的时间常数.为了抑制接收线圈的暂态过程,减小时间常数, 只有减小L或增大R,a,a,a,a,a,瞬变电磁法多匝重叠小 回线装置实验研究,采用实验方法对瞬变 电磁法多匝重叠小 回线装置发射磁矩 、 关断时间 、 感应信号 强度 随发射线
33、圈匝数及接收线圈匝数的变化分别进行了研究。对 固定发射线圈匝数改变接收线 圈匝数与固定接收线圈匝数改变发射线圈匝数这 2种实验方式进行了对 比， 从 而找出 了更适合地质响应的发射与接收线圈的匝数 。同时还分别采用线圈边长为 0.5 mx 0.5 m与 1 m1 m 的线框进行 了对 比实验 ， 通过分析发射磁矩、 关断时间、 感应信号强度随线圈边长、 线圈匝数的变化 ， 找到合理的重叠小回线装 置。实验结果表 明发射磁矩随线圈的边长与发射线圈匝数的增加而增 加；关断时 间随发射 线圈匝数 近乎呈正比增加 ， 与接收线圈无关 ；感应 信号强度 与线圈匝数呈 正 比关 系， 但是相 比之 下 ，
34、 接 收线圈 匝数更 占主导地位 。,q,发射线圈对参数的影响,a,而当发射线圈与接收线圈匝数不变 ， 仅仅将线圈边长变为 1 m1 m， 即单匝面积变为 1 m 时 ， 发现各参数的变化规律相似。但是将边长为 1 mx 1 m与 0.5 mx 0.5 m的线 圈对比可 以看 出， 由于 1 m1 m的线圈的电阻为 0.5 mx 0.5 m线圈的 2倍 ， 而发射机内阻不变， 因此 电流近似为边 长 0.5 mx 0.5 m线圈的一半 。同理 1 m 1 m线圈的发射磁矩近似为 0.5 mx 0.5 m线圈的 2倍 ， 但 是从关断时间来看， 1 m 1 m线圈的关断 时间并不是 0.5 mx
35、 0.5 m线圈的 2倍 ， 而只是 略大于 0.5x 0.5 m线圈 ， 由此我们可以得出， 线圈边长的变化对发射磁矩影响 比较大 ， 而对关断时间 影响并不是很大 ， 关断时间主要是由发射线圈的匝数决定的。,接收线圈对参数的影响,1,边长 0.5 m的发射线圈固定为 2 0匝， 接收线圈从 2 0匝变化到 5 0 匝时， 关断时间分别为3 8 s ， 3 7 s ， 3 6 s ， 3 6 1 s ， 不同接收线圈匝数的关断时间仅相差几个 s ， 没 有太大的变化 ， 可见 ， 关断时间仅随发射线 圈匝 数的变化而变化 ， 与接收线圈匝数基本没有关系， 发射磁矩也满足同样的关系 ， 但是当
36、线圈边长 加大 1倍， 而其他条件不变时， 发现关断时间尽管增大了， 但是增加量有限， 并不是呈线性增加， 而发射磁矩却几乎增加 了 1 倍 。因此如果我们想加大探测深度 ， 除 了增加发射线 圈的匝数 之 外， 还可以增加发射线圈的边长。但是在边长有限的情况下 ， 我们 只能增加发射线圈的匝数， 以 期达到瞬变电磁勘探的深度。,第5章 出现负异常的原因,1、集流的负瞬变电磁响应: 在高阻岩层地区，有时在晚期测道观测到负的响应，它与具有相当大规模的倾斜导电岩层出露有关。这种导电地层将迫使“烟圈环流“顺层流动，使早期观测到正异常，随着时间t的增大，正异常经零转变为负的异常，由于集流环己远离观测点，其幅值较低。值得注意的是，在实践中晚期的负异常也有可能不明显或不出现，而是以低值点(或带)的形式出现。,2感应激发极化效应： 感应激发极化效应相对于涡流效应而言是一种“负效应”，往往与浅部存在极化体有关。由于它的强度十分微弱，且与感应涡流效应叠加在一起，只有在高阻围岩地区的晚期测道数据中能够显示出这种负效应响应，符号反转的出现时间主要决定于围岩电阻率及极化体的极化率。显然，如果使用这些晚期测道的数据去计算大地的视电阻率，计算值将会大大地偏高或得到负的反常值。,3、线圈的暂态过程,
