《双频激电及其数据处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双频激电及其数据处理（120页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、双频激电及其数据处理,目录,国外电法仪器的进展 频率域电法与时间域电法的等效性与差异 双频激电法 双频激电数据处理与解释 实际应用情况,。国外电法仪器 的进展,研究电法仪器的公司比较多。加拿大PHOENIX公司在V-, V6A, V5-2000系列的基础上，又推出了V-8多功能全频段电法仪，它是该公司的第八代多功能电法系统。美国Zonge公司，主要从事电法仪器的研制生产和软件开发，推出的主要产品是GDP-32，它是该公司的第四代产品，是一种多通道可控源和天然源EM数据采集仪。Geometrics公司和EMI公司联合研制的EH-4型连续剖面浅、中层电磁成像系统，特别适合地面D、3D连续张量式电导
2、率测量，主要用于工程勘探。目前被我国很多单位引进并大量应用。 研制电（磁）法仪器的发展核心是提高产品分辨率、灵敏度和抗干扰能力，主要特点是充分利用最先进的电子技术和科研成果，向多道、多功能发展，越来越具有自动化、小型化、轻便化、节能化等普遍特点，而且仪器技术指标越来越高。下面举例说明：,V-8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000基础上，V-8包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统，以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的阳光下可视屏幕，让操作员可以轻松地对于可控源和自然源采集的数据进行处理。 V-8有3个磁道和7个电道。磁道既可以连接标准的磁棒也
3、可以和1到3个轴向的TDEM探头连接。V-8还可以单机工作（通常用来做AMT和MT）。另外，它可以作为辅助的2个电道数据采集的局域网络中心，其通讯方式既可以无线也可以有线。所有的记录单元均通过GPS时间（0.2微妙）保持同步，发射机也是通过GPS时间保持同步。 无论是网络化的记录单元之间，还是接收机和发射机之间均可通过无线方式保持通讯。,网上下载的凤凰公司有关V8 多功能电法仪的资料,V-8可以完成：,网上下载的凤凰公司有关V8 多功能电法仪的资料,The GDP-32II is designed for high quality data acquisition in harsh envir
4、onments. Measurable parameters include: Resistivity Induced Polarization (frequency or time domain) Complex Resistivity (CR) Controlled Source Audio Frequency Magnetotellurics (CSAMT) Harmonic CSAMT (HACSAMT) Frequency Domain EM (FEM) Transient EM (TEM) NanoTEM (a very early time TEM program) Contin
5、uous NanoTEM Natural Source MT Natural Source AMT,网上下载的Zonge公司有关GDP-32的资料,仪器尽量采用新技术，向两个方向发展：（1）单方法仪器，（2）电法综合站。 没有方法原理的突破性进展。 频率域的方法仍然是停留在“变频法”，虽然中还保留了“奇次谐波法”的功能。,。频率域电法与 时间域电法的 等效性和差异,现有的人工场源电法勘探方法,频率域 变频法 相位激电法 复电阻率法 频谱激电法 双频激电法,时间域 直流激电法 双向短脉冲法 时间域激电法,频率测深 可控源音频大地电磁 法（CSAMT) (仪器如:GDP-系列, V-系列),瞬变电
6、磁法 （TEM） （过渡场法）,电阻率法,激电法,电磁法,频率域电法与时间域电法的等效性,我们可以将众多的电法勘探方法归纳为两类：频率域与时间域，无论哪一种方法，其测量装置与大地一起构成了一个系统。一般情况下，地下电流密度很小、频率范围有限，故可看作线性时不变系统，在线性时不变系统中，频率域方法与时间域方法是等效的，二者之间可以相互严格转换。,t,I,t,输入电流,t,输出电位差,(a),(b),(c) 时间域,(c) 频率域,在金属矿勘探中激电法的特点： (1) 电子导体才能产生明显激电异常; (2)地形不产生假的激电异常; 激电异常主要是由金属矿或碳质产生， 与电阻率法相比，激电异常的解要
7、简单得多。 (3)时间域(直流)激电笨重、成本高，限制了其广泛应用。,岩矿石电化学反应与时间有关,电化学反应需要时间 供电时间越长，电化学反应越充分 供电时间过短，电化学反应就来不及响应,A,矿体,B,M,N,开关,时间域激发极化法 时间域激电是用脉冲电流激发， 测量激电随时间的变化特性。,电流强度 I,时间 t,I0,t0,t1,电位差V,V1,时间 t,t1,t0,VIP(t),T,“直流激电”与“交流激电” “时间域激电”与“频率域激电”,电流强度,电位差,时间 t,测量激电随时间变化特性的称为时间域激电。,电流强度,时间 t,时间 t,测量激电随频率变化特性的称为频率域激电。 因此，变
8、频激电、双频激电、复电阻率法、频谱激电等都属于频率域激电。,电流脉冲宽度 T（即充电时间长度） 对极化强度的影响,V0,电位差V,V0,时间 (t),T大，二次电位大,电位差V,V0,V0,时间 （t）,T小，二次电位小,T,T,脉冲宽度 (T),二次电位差 VIP,二次电位大小与电流脉冲宽度的关系,脉冲宽度 (T),频率域与时间域的等效性,频率 f (1/T),电位差 V,1/脉冲宽度 (1/T),二次电位差 VIP,VIP,时间域,时间域,频率域,二次电位差 VIP,t,t,IL,IH,低频 电流,高频 电流,T,T,分别供高频和低频两种电流： 低频电流的周期长,激电大； 高频电流周期短，
9、激电小， 二者之差反映了激电的大小,最早的频率域激电 -变频法 （1950 J.R. Wait： Variable Frequency Methods）,ID,IG,变频法（ J.R. Wait ：Variable Frequency Methods）,频率 f,V,IP的振幅频率特性,fD,fG,频 率 域,时 间 域,时间域激发极化法 时间域激电是用脉冲电流激发， 测量激电随时间的变化特性。,电流强度 I,时间 t,I0,t0,t1,电位差V,V1,时间 t,t1,t0,VIP(t),T,频率域电法与时间域电法的等效性,在电阻率法和电化学方法中，按测量方式可分为时间域和频率域两种。研究电效
10、应随时间变化规律的称为时间域电法，研究电效应随频率变化规律的称为频率域电法。时间域电法的充放电时间特性本身就说明它必然存在频率依从关系，这也就是说，就方法原理而言，频率域电法与时间域电法是等效的。,频率域IP与时间域IP的等效性,频率域IP与时间域IP的物理实质是一样的，对于寻找金属矿来说它们的能力是等效的。 对于线性时不变系统，在理论上二者是可以相互转换的。 在实际条件下，一般电流密度都非常小（小于0.01A/cm2），实际上可以看作线性系统，如果能测量到相当完整的时间响应和频率响应，则它们在一定精度内也是可以相互转换的。,用函数f(t)在时间域研究, 或是用函数 在频率域研究，二者是等效的
11、，含有的激发极化信息，是同样丰富的, 谁也不比谁更加优越。一个函数可以转换成另一个，转换后也不损失任何信息。 时间域与频率域的等效性原理，不但适用于激发极化法，也适用于其它研究时间（或频率）过程的电法勘探，比如瞬变电磁测深是一种时间域的电磁测深,而CSAMT则是一种频率测深，等等。,从数学上证明时间域与频率域的等效性,从数学的观点来看，对同一个系统和同一测量装置而言，充电时的极化总场也好，放电时的二次电位也好，它们都是时间 t 的函数，不妨统一写作f(t)（虽然具体的函数形式是不同的）。 傅立叶变换理论告诉我们，任何满足傅氏积分定理的函数f(t)在它的连续点处有： (1.1.1) 和 (1.1
12、.2) (1.1.1)和(1.1.2)称为傅里叶变换对， 式中为角频率。,从数学上证明频率域与时间域的等效性,值得注意的是，上面所谈理论上的等效性是有条件的。对于傅立叶变换,是指时间t从 的积分与频率 从 的积分等效。 和 可以通过积分互相变换,而拉普拉斯变换,是指 t 从 与 s 从 等效。实际工作中不能满足这样的条件。,从数学上证明证明时间域与频率域的等效性,时间域与频率域的等效性也可以从Cole-Cole模型得到证实，Cole-Cole模型阻抗的频率域表达式为： (1.1.5) 从下图上两块标本实测的频谱特性相比较，可知用Cole-Cole模型来描写激发极化现象，是非常接近的。,两块标本
13、的实测振幅谱、相位谱与实谱、虚谱（频谱）,Cole-Cole模型证明时间域与频率域的等效性,黑龙江某铜钼矿,矿体赋存与中粗粒黑云母花岗岩基体两边的破碎变带内,图1.3.1是该矿区II号剖面。激电观测采用中梯排列。 AB=1000m,MN=40m,时间域的s 最大为11。4%，频率域的Fs最大约5%，虽然二者数值不同，但两条曲线形态一致，都很好地反映了矿体。,野外实例证明频率域与时间域的等效性,新疆 哈腊苏铜矿 钻孔物性统计结果及勘察实践表明：电性上，无矿化或矿化较弱的岩石的极化率都小于2%，电阻率视岩性不同呈中阻或高阻反映；矿化较好的岩石极化率均大于5.9%，电阻率呈高阻反映（大于2000.m
14、）。含碳质地层呈明显的低阻、高极化反映。,由直流(时间域)激电与双频激电异常对比曲线图见：双频激电反映的幅频率异常和视电阻率异常在形态上均与直流(时间域)激电相同.而双频激电轻便、效率高,使它在方法选择上更具灵活性。,甘肃某铅锌矿,矿体赋存中厚层结晶灰岩中，受层位、岩性及构造控制，矿石成分以方铅矿、闪锌矿为主，黄铁矿、磁黄铁矿次之。矿区碳质岩层不发育。图为该矿区85线综合剖面图。图上Fs与s 形态一致，都反映了地下有两组矿体，尽管Fs数值低于s 但比 s 更加光滑，说明频率域Fs抗干扰能力强，观测精度高于。,工程实例证明时间域与频率域的等效性,甘肃某金银矿点,金银矿受断裂带产于绿泥石角闪片岩、
15、绢云母石英片岩内的挤压带中，金、银与铅、锌、黄铁矿化共生，且有正相关关系。黄铁矿化较强处可呈稠密浸染至半块状。图为该矿体IV号剖面综合图。Fs 与 s 相似性也是一目了然。,工程实例证明时间域与频率域的等效性,时间域与频率域的差异,频率域电法的主要优点 a.轻便; b.抗干扰能力强。 传统频率域电法的主要缺点 任何一种频率域电法都是要在不同的频率进行测量，传统的主动源电法勘探（包括激发极化法和电磁法）的工作方式都是“变频法”,变频法是一个频率、一个频率地逐个改变频率进行测量,以致带来了它两大致命弱点. a.变频法的工作效率低(“扫面”的速度更低); b.变频法的相对精度低。 (1)在激电法中区分矿异
