專利名稱：不接地激電測量方法與儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不接地激電測量方法與儀器，是一種地質(zhì)勘查地球物理電性參數(shù)的測量方法和儀器，屬于國土資源科學方法技術(shù)開發(fā)與應用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激電法一直是地質(zhì)勘查的重要方法，尤其是在多金屬硫化物的資源勘查中是不可或缺的主要方法。激電法可分為時間域激電法與頻率域激電法，目前所采用的時間域或頻率域激電法，均是通過接地的供電電極向地下供入一定頻率的方波電流，并采用接地的不極化電極來采集數(shù)據(jù)，以獲取激電信息。在接地條件良好的地區(qū)，利用上述傳統(tǒng)的接地類測 量技術(shù)，可以取得可靠的激電數(shù)據(jù)信息，并具有良好的找礦應用效果。但在不良接地條件下(沙漠戈壁灘、倒石堆發(fā)育區(qū)、沼洋湖泊區(qū)等)，傳統(tǒng)的接地類激電測量技術(shù)難以獲取有效的激電信息，其找礦應用效果不佳。而在我國的中西部(如新疆、西藏等地)，地表有大面積的戈壁沙漠或倒石堆覆蓋，在我國的中東部，有不少的沼澤或湖泊分布，因此急需研究發(fā)明一種不接地的激電測量技術(shù)，以解決資源勘查中的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種可測量磁電阻率、磁頻散率與絕對相位的無需接地的激電測量方法與儀器。應用該方案將解決不良接地條件下(沙漠戈壁灘、倒石堆發(fā)育區(qū)、沼洋湖泊區(qū)等)資源勘查中的激電信息獲取難題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下測量方法I、發(fā)射機采用多頻等幅同步供電技術(shù)，即通過供電電極向地下一次供出包含多個頻率成分的、幅值基本相等的方波；2、接收裝置無需接地，接收系統(tǒng)主要包括三分量磁通門傳感器、直流磁場補償器與接收機，通過測量獲得X、I、z三個方向的磁場強度及絕對相位。3、通過步驟2中獲得的磁場強度，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后便可得出磁電阻率、磁頻散率。測量儀器適用于不接地激電法測量的儀器包括發(fā)射機、三分量接收機，以及與三分量磁通門傳感器相配套使用的直流磁場補償器。發(fā)射機由高壓功率電源、數(shù)字穩(wěn)流單元、功率逆變、頻率/波形合成、保護單元、隔離電源組、微處理器控制單元等功能單元電路組成；接收機由三通道的前放、陷波、濾波、主放和ADC組成；直流磁場補償器由電源和信號調(diào)理部分組成。本發(fā)明的有益效果是由于觀測的物理參數(shù)可以為三個分量的磁場強度，與常規(guī)電法中只能得到水平分量的平面矢量相比，該方法包含的信息更豐富。由于該方法測量的是磁場而不是電場，隨著深度的增加，磁場的衰減相對電場慢，有利于反映更深層的地質(zhì)體信息，實現(xiàn)較大深度探測；同時，由于磁場可以穿越空間介質(zhì)，能夠克服良導覆蓋并較少受高、低阻中間屏蔽層的影響。由于接收裝置無需接地，使得測量磁場空間矢量的方式變得相對簡單和方便，大大提高野外工作效率；在測量裝置中也避免了接地電極與大地之間的電化學作用不穩(wěn)定而產(chǎn)生的影響；同時克服了不良接地條件下無法布設(shè)接收電極的困難，有望在一些傳統(tǒng)電法工作困難的地區(qū)，如低阻覆蓋區(qū)、戈壁、沙漠、凍土地帶、基巖出露地區(qū)得到廣泛應用。


圖I為本發(fā)明的測量原理圖；圖2為本發(fā)明的發(fā)射機原理圖；圖3為本發(fā)明的直流磁場補償器原理圖；圖4為本發(fā)明的接收機原理圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種不接地激電測量方法與儀器，包括提出了通過不接地的測量裝置獲取激電信息的方案，以及適宜該方法的測量儀器。不接地激電測量方法是發(fā)射機通過供電電極向地下一次供出包含多個頻率成分的、幅值基本相等的方波；接收裝置無需接地，采用三分量磁通門傳感器、信號輸出調(diào)理器與接收機，通過測量獲得x、y、z三個方向的磁場強度及絕對相位；對獲得的磁場強度，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得出磁電阻率、磁頻散率。不接地激電測量儀器包括發(fā)射機和接收系統(tǒng)，其中所述發(fā)射機實現(xiàn)激電發(fā)射功能；所述接收系統(tǒng)由接收機和直流磁場補償器兩部分組成，其中接收機對待測磁場信號進行測量，提取磁激電信息，直流磁場補償器用于從傳感器接收到的總磁場中扣除穩(wěn)定磁場的成分，并對變化磁場進行放大，以提高待測變化磁場的信噪比，滿足接收機對測量信號的要求。下面結(jié)合附圖詳細說明。一本發(fā)明的測量方法本發(fā)明的不接地激電方法的工作原理不接地激電法是一種屬于觀測磁場的傳導類電法勘探方法，通過人工供電流于地下，通過不接地的接收裝置觀測介質(zhì)中一次電流與二次電流產(chǎn)生的磁場，而獲得地下極化體的激發(fā)極化信息。在供電電流的作用下，若地下存在著導電性不均勻巖、礦石時，流經(jīng)巖、礦石的電流的正常分布狀態(tài)遭到破壞，使電流密度分布不一致,在導電性較好的巖、礦石內(nèi)使電流集中，相應的磁場強度增高，反之，磁場強度減弱，在地表就可觀測到明顯的磁電阻率異常，即通過觀測介質(zhì)中一次電流的磁場而研究地下導電率變化。當?shù)叵麓嬖谥蓸O化物體時，則會使其極化，產(chǎn)生二次電流，在地表測量其感應的二次磁場，就可發(fā)現(xiàn)地下極化體的存在，即測量介質(zhì)中二次電流所形成的磁場。如圖I所示，測量時通常將供電電纜鋪成“U”形或半方框，“U”形或半方框形的兩個端點連接供電電極A和B，L為電極距，半方框范圍為長LX寬L/2。供電電極AB沿推測礦體或構(gòu)造走向布置，測線垂直于AB連線。測量工作沿測線進行，磁傳感器布設(shè)方向與測線一致，且水平置于地面。發(fā)射電極A、B接地；接收裝置無需接地，屬點測。在不接地激電法測量中，測量參數(shù)主要為X、y、z三個方向的磁場強度及絕對相位，通過對原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理可以得到解釋參數(shù)，包括磁電阻率及磁頻散率，磁電阻率表不巖礦石的導電能力，磁頻散率與絕對相位表不巖礦石的極化效應。(I)磁場強度與絕對相位對時間序列信號h(n)進行以下傅里葉變換，得到
權(quán)利要求
1.一種不接地激電測量儀器，包括發(fā)射機和接收系統(tǒng)，其特征在于 所述發(fā)射機實現(xiàn)激電發(fā)射功能； 所述接收系統(tǒng)由接收機和直流磁場補償器兩部分組成，其中接收機對待測磁場信號進行測量，提取磁激電信息，直流磁場補償器用于從傳感器接收到的總磁場中扣除穩(wěn)定磁場的成分，并對變化磁場進行放大，以提高待測變化磁場的信噪比，滿足接收機對測量信號的要求。
2.如權(quán)利要求I所述的不接地激電測量儀器，其特征在于 所述發(fā)射機由高壓功率電源、數(shù)字穩(wěn)流單元、功率逆變、頻率/波形合成、保護單元、隔離電源組、微處理器控制單元組成； 所述直流磁場補償器由電源和信號調(diào)理部分組成； 所述接收機由三通道的前放、陷波、濾波、主放和ADC組成。
3.如權(quán)利要求2所述的不接地激電測量儀器，其特征在于 所述發(fā)射機中的數(shù)字式穩(wěn)流單元對高壓功率電源進行穩(wěn)流調(diào)節(jié)，實現(xiàn)高精度穩(wěn)流供電； 所述發(fā)射機中的頻率/波形合成單元為發(fā)射系統(tǒng)綜合邏輯控制電路，實現(xiàn)頻率合成、供電波形合成、同步供電、控制時序合成的控制功能； 所述直流補償器中的信號調(diào)理由一個轉(zhuǎn)折頻率為IOOOHz的四階低通濾波器構(gòu)成，同時該濾波器還完成對輸出信號的近200倍的放大； 所述接收機中的前放電路完成對直流補償器輸出信號的放大； 所述接收機中的陷波和濾波電路用于抑制工頻干擾信號和帶外噪聲信號，使得輸出到后極的信號更加純凈、可靠； 所述接收機中的ADC電路用于將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成高精度數(shù)字信號。
4.一種不接地激電測量方法，其特征在于 發(fā)射機通過供電電極向地下一次供出包含多個頻率成分的、幅值基本相等的方波；接收裝置無需接地，采用三分量磁通門傳感器、信號輸出調(diào)理器與接收機，通過測量獲得X、Y、z三個方向的磁場強度及絕對相位； 對獲得的磁場強度，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得出磁電阻率、磁頻散率。
5.如權(quán)利要求4所述的不接地激電測量方法，其特征在于通過以下方法獲得磁場強度及絕對相位 對時間序列信號h(n)進行以下傅里葉變換，得到
6.如權(quán)利要求4所述的不接地激電測量方法，其特征在于通過以下方法獲得磁電阻率:將供電電纜鋪成半方框形，半方框形的兩個端點連接供電電極A和B，測線垂直于供電電極A和B的連線AB，測量沿測線進行，磁傳感器布設(shè)方向與測線一致，供電電極A、B接地；取AB中點為坐標原點，Y軸平行地面且與AB連線平行，X軸平行于地面且與Y軸垂直，Z軸向下垂直于地面，令AB = 21，采用上述坐標系，可列出A、B供電時，在地表沿X軸方向的測點處入地電流和線電流共同產(chǎn)生的正常磁場分布公式
7.如權(quán)利要求4所述的不接地激電測量方法，其特征在于通過以下方法獲得磁頻散率 測量中，一次可獲得兩個或三個頻率的磁場強度，將相對高頻時的磁場強度設(shè)力#，低頻時的磁場強度設(shè)為Hf2，計算磁頻散率PFE為
全文摘要
本發(fā)明涉及不接地激電測量方法與儀器。測量方法為發(fā)射機向地下一次供出包含多個頻率成分的、幅值基本相等的方波；接收裝置無需接地，采用三分量磁通門傳感器、直流磁場補償器與接收機，通過測量獲得x、y、z三個方向的磁場強度及絕對相位；對獲得的磁場強度，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得出磁電阻率、磁頻散率。測量儀器包括發(fā)射機和接收系統(tǒng)，發(fā)射機由高壓功率電源、數(shù)字穩(wěn)流單元、功率逆變、頻率/波形合成、保護單元、隔離電源組、微處理器控制單元組成；接收系統(tǒng)由接收機和直流磁場補償器組成。本發(fā)明探測深度大，分辨率高，能克服良導覆蓋和較少受高、低阻中間屏蔽層的影響，測量不需接地，滿足于在接地工作困難的地區(qū)，如低阻覆蓋區(qū)、戈壁、沙漠地帶、基巖出露地區(qū)激電信息提取的需要。
文檔編號G01V3/08GK102809763SQ20121028543
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者林品榮, 李建華, 鄭采君, 石福升, 郭鵬, 李勇, 徐寶利 申請人:中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所