【摘要】：瞬變電磁法(TEM)是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ),采用人工場(chǎng)源激發(fā)的時(shí)間域電磁探測(cè)方法,是以大地中巖礦石的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性為物性前提,通過(guò)不接地磁性源或接地電性源方式向地下發(fā)送脈沖信號(hào),大地受激發(fā)產(chǎn)生瞬變電磁場(chǎng),導(dǎo)電地質(zhì)體受感應(yīng)產(chǎn)生渦旋電流,產(chǎn)生二次場(chǎng)。TEM方法通過(guò)觀測(cè)、分析二次磁場(chǎng)的過(guò)渡過(guò)程,進(jìn)行地下地質(zhì)異常體的探測(cè)。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外對(duì)瞬變電磁法的儀器研發(fā)提出了較高的要求,為了能夠更好的適應(yīng)工程地球物理勘探和油氣地球物理勘探的需要,新型的多分量、多參數(shù)、大深度探測(cè)的瞬變電磁儀器進(jìn)入電磁探測(cè)領(lǐng)域,從原有的單一垂直分量測(cè)量到電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)測(cè)量的時(shí)頻電磁法(TFEM)、長(zhǎng)偏移距瞬變電磁法(LOTEM)、以及多通道瞬變電磁法(MTEM)等。其中,發(fā)射方式從以磁性源方式居多,朝大功率、大電流發(fā)射的電性源方式過(guò)渡,發(fā)射波形從雙極性信號(hào)往偽隨機(jī)信號(hào)過(guò)渡,為瞬變電磁法在不同深度和不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供了巨大的發(fā)展空間。根據(jù)時(shí)間域瞬變電磁方法的發(fā)展和對(duì)儀器功能擴(kuò)展的需求,設(shè)計(jì)研發(fā)了一種多通道瞬變電磁接收系統(tǒng),選用接地電性源方式發(fā)射,采用精準(zhǔn)時(shí)鐘同步和高精度GPS授時(shí)單元,設(shè)計(jì)六通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),可同步采集地面電磁五分量(Ex、Ey、Hx、Hy、Hz)和磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率(dB/dt)。該設(shè)計(jì)方案符合未來(lái)瞬變電磁觀測(cè)系統(tǒng)的多分量、大深度探測(cè)和多參數(shù)解釋的發(fā)展方向,可實(shí)現(xiàn)同步多通道、多分量張量靈活組合的測(cè)量模式。主要研究成果如下:第一,在電法勘探中電磁感應(yīng)方法的理論指導(dǎo)下,以電路電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐,通過(guò)進(jìn)一步研究瞬變電磁收發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)、信息的采集方法和數(shù)據(jù)的處理技術(shù),開發(fā)設(shè)計(jì)了低噪聲電源電路板、采集與存儲(chǔ)控制板,以及通道數(shù)可靈活組合的模擬信號(hào)采集板,可以實(shí)現(xiàn)兩通道、四通道或六通道三種組合方式的新型多通道瞬變電磁接收儀系統(tǒng)。按照預(yù)設(shè)的思路進(jìn)行設(shè)計(jì),該系統(tǒng)既可以作為電磁場(chǎng)信息的大地響應(yīng)接收系統(tǒng),也可以作為瞬變電磁發(fā)射系統(tǒng)的電流波形記錄裝置,具有靈活、多樣、高效等特點(diǎn)。第二,在接收儀的程序設(shè)計(jì)中,采用跨時(shí)鐘域同步技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高達(dá)128k采樣速率的、多通道同步的數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)功能,還兼具控制器之間的信息同步傳輸和數(shù)據(jù)交換。研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中,使用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)了一個(gè)28位的高精度計(jì)時(shí)器來(lái)配合GPS秒脈沖信號(hào),使各接收采集單元與發(fā)射系統(tǒng)的電流波形高精度同步,實(shí)現(xiàn)了時(shí)間信息和采集數(shù)據(jù)共同存儲(chǔ);同時(shí),為了對(duì)接收儀進(jìn)行標(biāo)定,設(shè)計(jì)了外置標(biāo)定單元電路;此外,采用超低功耗器件設(shè)計(jì)了無(wú)線監(jiān)測(cè)模塊,實(shí)現(xiàn)了接收儀運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)。第三,多通道瞬變電磁接收儀能夠同步接收磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率,還可以同步對(duì)兩個(gè)方向的電場(chǎng)分量及三個(gè)方向的磁場(chǎng)分量進(jìn)行觀測(cè)。因此,該方法所能提供的信息量大,空間覆蓋廣;隨著接收儀器動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)大和采樣率的提高,在相同時(shí)間內(nèi),可以記錄更加豐富的有用信息。此外,該多通道瞬變電磁接收儀兼容多種發(fā)射機(jī),如加拿大CRONE公司的Digital PEM系統(tǒng),鳳凰公司T-4、TXU-30發(fā)射機(jī),以及ZONGE公司的GDP-32電法儀等;接收傳感器可使用空心線圈、不極化電極、磁探頭等裝置。第四,在實(shí)驗(yàn)室完成了直流信號(hào)輸入時(shí)的性能測(cè)試,及交流信號(hào)輸入時(shí)的測(cè)試實(shí)驗(yàn);并進(jìn)行了信號(hào)精度測(cè)量及信噪比計(jì)算分析,還開展了儀器的穩(wěn)定性及道間一致性測(cè)試,驗(yàn)證了本接收儀在高速采樣率下能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集與存儲(chǔ),且可靠性很高。在不斷完善電路和改進(jìn)系統(tǒng)程序的過(guò)程中,完成了多通道瞬變電磁接收儀的研制。為了進(jìn)一步測(cè)試儀器的性能,還在空曠地區(qū)使用鳳凰公司T-4發(fā)射機(jī)以接地電性源發(fā)射方式,開展儀器的功能及性能測(cè)試,完成了兩條測(cè)線的同步接收與采集試驗(yàn),形成了兩條測(cè)線的剖面圖;并將本接收儀與鳳凰公司的V8系統(tǒng)同步采集的二次場(chǎng)單點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,兩套系統(tǒng)生成的衰減曲線形態(tài)一致性良好。第五,為驗(yàn)證多通道瞬變電磁接收儀的勘探實(shí)用性,在四川省樂(lè)山市某礦區(qū)開展了儀器對(duì)比測(cè)試,通過(guò)采集橫跨礦脈測(cè)線的瞬變電磁數(shù)據(jù),提取瞬變的二次場(chǎng)信息,之后采用深度學(xué)習(xí)方法進(jìn)行去噪,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的信噪比。在時(shí)間抽道后,對(duì)應(yīng)高異常的采集點(diǎn)與礦脈的走向趨勢(shì)一致,還與對(duì)應(yīng)化探數(shù)據(jù)曲線中銅元素的高異常分布位置相吻合。在開展場(chǎng)地測(cè)試過(guò)程中,選取了一個(gè)采集點(diǎn),將本接收儀與中科院電子研究所的采集站進(jìn)行電場(chǎng)信息的并聯(lián)同步采集,兩個(gè)采集系統(tǒng)接收的電場(chǎng)波形一致。綜上所述,本接收儀可通過(guò)程序靈活配置為電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率以及磁場(chǎng)強(qiáng)度信息的采集系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)發(fā)射,多機(jī)、多通道同步采集及發(fā)射電流記錄于一體的觀測(cè)系統(tǒng)。多通道主要表現(xiàn)為在同一偏移距上多個(gè)測(cè)點(diǎn)的信息同步采集和存儲(chǔ),采用接地電性源方式發(fā)射,接收電場(chǎng)及磁感應(yīng)強(qiáng)度等信息,對(duì)同偏移距的信息處理與地震勘探數(shù)據(jù)處理方法相似,通過(guò)共偏移距剖面圖來(lái)推測(cè)地下某一深度目標(biāo)的地電信息,是一套集采樣通道多、動(dòng)態(tài)范圍寬、存儲(chǔ)容量大及同步精度高等特點(diǎn)于一體的接收系統(tǒng),在數(shù)據(jù)去噪方面還引入了深度學(xué)習(xí)方法。該儀器的設(shè)計(jì)研究對(duì)于開展深部礦體的精細(xì)探測(cè)具有重要實(shí)踐意義,能大幅度的提高勘探效率,同時(shí)降低生產(chǎn)成本。
【圖文】：

12圖 1-1 技術(shù)路線圖3 接收儀的指標(biāo)對(duì)比如前所述，國(guó)內(nèi)電磁儀器在研發(fā)方面存在巨大的發(fā)儀器的研究也從未停歇，各大高校、科研院所及企中，期望憑借不懈努力，將理論方法更先進(jìn)、實(shí)用中來(lái)。由于物探儀器所涉及到方法種類較多，采用的元器質(zhì)量良莠不齊及其它方面的因素，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)的儀器在掌握國(guó)內(nèi)外瞬變電磁方法理論的基礎(chǔ)上，將可用內(nèi)外知名的儀器公司生產(chǎn)的儀器進(jìn)行一個(gè)指標(biāo)對(duì)比充。

圖 2-1 瞬變場(chǎng)激發(fā)示意圖行瞬變電磁法觀測(cè)時(shí)，僅在一次場(chǎng)關(guān)斷后，采集感應(yīng)出的二次磁不做觀測(cè)和處理。根據(jù)測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)，從理論上講，僅處理存在一次場(chǎng)源的干擾，這稱為瞬變電磁時(shí)間上的可分性；其次論得知，常用的方波脈沖可以視為由基頻與其他多次諧波頻率不同則對(duì)應(yīng)頻率的電磁波的波長(zhǎng)則不同，那么不同延時(shí)觀測(cè)到率成份也不同，相應(yīng)地質(zhì)體中場(chǎng)的傳播速度也不同，因此勘探亭亭 等，2013），稱為空間上的可分性。電磁法就是基于時(shí)間和空間的這兩個(gè)可分性進(jìn)行勘測(cè)。在采集信號(hào)（高頻）反映地質(zhì)淺層情況，中晚期信號(hào)（低頻）反映較深究大地瞬變電磁場(chǎng)隨著時(shí)間變化的規(guī)律，即可探測(cè)大地電位在，這就是瞬變電磁的測(cè)深原理。變電磁場(chǎng)的激發(fā)方式
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631.325

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾慶寧;羅瀛;劉帥;龍超;;瞬變電磁全期視電阻率的弦截?zé)o限逼近算法[J];石油地球物理勘探;2019年06期

2 許顥礫;王大慶;劉志新;鄧正棟;于景惃;丁志斌;;地面-井下雙源瞬變電磁立體探測(cè)模擬研究[J];地質(zhì)與勘探;2018年03期

3 閆文超;李博凡;王繼礦;李萍;田小超;;礦用孔-巷瞬變電磁系統(tǒng)在煤礦的試驗(yàn)應(yīng)用[J];煤礦安全;2018年06期

4 高剛剛;;瞬變電磁技術(shù)在金辛達(dá)煤業(yè)防治水工作中的應(yīng)用[J];陜西煤炭;2018年03期

5 郭元欣;何慧;李松營(yíng);王康;;瞬變電磁勘探技術(shù)在義馬礦區(qū)的應(yīng)用與有關(guān)思考[J];能源技術(shù)與管理;2017年01期

6 馬晨;肖軍;;瞬變電磁地質(zhì)礦產(chǎn)探測(cè)儀發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];中國(guó)錳業(yè);2017年01期

7 王叢山;張旭;杜習(xí)成;;礦用本安型瞬變電磁儀在礦井超前探的應(yīng)用[J];山東煤炭科技;2017年02期

8 安百新;劉紅蘭;楊柳;曲曉峰;黨博;;基于積分電路的瞬變電磁信號(hào)噪聲抑制方法[J];電氣應(yīng)用;2017年05期

9 許新剛;岳建華;張瑩;;礦井瞬變電磁探測(cè)幾個(gè)問(wèn)題探討[J];煤炭與化工;2017年04期

10 秦善強(qiáng);付志紅;朱學(xué)貴;籍勇亮;;遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的瞬變電磁視電阻率求解算法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2017年12期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 武欣;李巨濤;劉麗華;劉富波;方廣有;;航空瞬變電磁研發(fā)進(jìn)展[A];2017中國(guó)地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（三十七）——專題69：利用人工震源探測(cè)地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)及其變化、專題70：地球物理探測(cè)前沿技術(shù)[C];2017年

2 劉富波;李巨濤;劉麗華;耿智;張啟卯;武欣;方廣有;;半航空瞬變電磁系統(tǒng)研制進(jìn)展[A];2017中國(guó)地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（三十七）——專題69：利用人工震源探測(cè)地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)及其變化、專題70：地球物理探測(cè)前沿技術(shù)[C];2017年

3 任秀艷;殷長(zhǎng)春;劉云鶴;蔡晶;;基于有限體積法的地空瞬變電磁響應(yīng)計(jì)算[A];2015中國(guó)地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（十五）——專題41環(huán)境地球物理方法技術(shù)與研究進(jìn)展、專題42淺地表地球物理進(jìn)展、專題43工程地球物理技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用[C];2015年

4 李賀;李貅;姚偉華;劉文韜;;三維矢量有限元瞬變電磁直接時(shí)間域正演[A];2015中國(guó)地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（十五）——專題41環(huán)境地球物理方法技術(shù)與研究進(jìn)展、專題42淺地表地球物理進(jìn)展、專題43工程地球物理技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用[C];2015年

5 李貅;趙越;;航空瞬變電磁合成孔徑多尺度信息提取[A];2016中國(guó)地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（二十）——專題41：環(huán)境地球物理方法技術(shù)與研究進(jìn)展、專題42：淺地表地球物理進(jìn)展[C];2016年

6 呼彥樸;嵇艷鞠;;基于虛擬波動(dòng)場(chǎng)的三維瞬變電磁帶地形快速正演[A];2016中國(guó)地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（十五）——專題32：電磁地球物理學(xué)研究應(yīng)用及其新進(jìn)展、專題33：盆地動(dòng)力學(xué)與能源[C];2016年

7 王顯祥;底青云;唐靜;;電性源瞬變電磁初探[A];中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所2015年度（第15屆）學(xué)術(shù)論文匯編——工程地質(zhì)與水資源研究室[C];2016年

8 李貅;戚志鵬;劉銀愛(ài);汝亮;吳瓊;馬炳鎮(zhèn);;航空瞬變電磁合成孔徑快速成像方法研究[A];中國(guó)地球物理2010——中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十六屆年會(huì)、中國(guó)地震學(xué)會(huì)第十三次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

9 史淵;肖恒訓(xùn);;瞬變電磁探測(cè)技術(shù)在煤礦水患探測(cè)中的應(yīng)用[A];創(chuàng)新推動(dòng)新型煤炭工業(yè)體系建設(shè)和安全健康發(fā)展——2010年湘贛皖閩蘇等多�。ㄊ校┟禾繉W(xué)會(huì)學(xué)術(shù)交流暨湖南省煤炭科技論壇論文集[C];2010年

10 趙希剛;賀建國(guó);趙翠萍;婁漢生;;應(yīng)用瞬變電磁測(cè)量資料分析麻黃泉地區(qū)地層結(jié)構(gòu)及沉積環(huán)境[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告——中國(guó)核學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷·第1冊(cè)）[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 周建平;我國(guó)海底硫化物三維勘探實(shí)現(xiàn)突破[N];中國(guó)海洋報(bào);2017年

2 張宏新邋李志勇;白莊礦瞬變電磁勘探填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2007年

3 王洪濤邋牛秋福;瞬變電磁技術(shù)破解礦井透水難題[N];中國(guó)企業(yè)報(bào);2007年

4 李曉玲;航空瞬變電磁勘查技術(shù)落戶新疆[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2016年

5 本報(bào)記者;總局物探院完成三個(gè)瞬變電磁勘探項(xiàng)目[N];中煤地質(zhì)報(bào);2010年

6 張素琴;瞬變電磁儀助山西212隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)項(xiàng)目[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2010年

7 梁文君邋　王洪濤　牛秋福;瞬變電磁技術(shù)破解煤礦井下防探水難題[N];中華工商時(shí)報(bào);2007年

8 本報(bào)特派記者 趙寧;收官之戰(zhàn)：再測(cè)海洋微塑料[N];中國(guó)海洋報(bào);2018年

9 通訊員 牛秋�！⊥鹾闈� 記者 常素莉;“含水陷落柱瞬變電磁井下監(jiān)測(cè)技術(shù)”填補(bǔ)國(guó)際空白[N];河北經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2009年

10 記者 劉園園;給海底做CT，大洋科考設(shè)備又升級(jí)[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 林凡強(qiáng);多通道瞬變電磁接收儀研發(fā)與采集研究[D];成都理工大學(xué);2017年

2 武軍杰;地—井與地—空瞬變電磁聯(lián)合解釋方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2018年

3 常帥;基于有限單元法的礦井多形態(tài)含水體瞬變電磁響應(yīng)規(guī)律研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2019年

4 王昊豐;便攜式瞬變電磁未爆彈探測(cè)系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2019年

5 李文翰;復(fù)雜小目標(biāo)體多分辨電磁仿真與高分辨成像方法研究[D];吉林大學(xué);2019年

6 陳魁奎;煤礦復(fù)雜采空區(qū)瞬變電磁響應(yīng)及解釋方法研究[D];河南理工大學(xué);2016年

7 王川;煤點(diǎn)錘擊破壞瞬變電磁信號(hào)特征實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);2015年

8 李琳琳;半航空瞬變電磁發(fā)射機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2015年

9 嵇艷鞠;淺層高分辨率全程瞬變電磁系統(tǒng)中全程二次場(chǎng)提取技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2004年

10 鄧曉紅;定回線源瞬變電磁三維異常特征反演[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王煜翔;各向異性介質(zhì)中的電性源瞬變電磁一維正反演方法研究[D];電子科技大學(xué);2019年

2 金楊;長(zhǎng)導(dǎo)線源瞬變電磁約束反演[D];電子科技大學(xué);2019年

3 曹鳳鳳;地空瞬變電磁起伏地形效應(yīng)的特征研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2019年

4 李棟;基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的航空瞬變電磁擬電阻率成像方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2019年

5 高鵬舉;基于核最小噪聲分離的航空瞬變電磁去噪方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2019年

6 臧公瑾;復(fù)雜地電模型瞬變電磁三維正演中的建模研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2019年

7 楊玲;陣列式瞬變電磁法多層管柱損傷檢測(cè)技術(shù)研究[D];西安石油大學(xué);2019年

8 李輝;瞬變電磁與多臂井徑組合式多層管柱檢測(cè)方法研究[D];西安石油大學(xué);2019年

9 閆帥斌;煤礦采空積水區(qū)的瞬變電磁多種裝置模擬研究[D];太原理工大學(xué);2019年

10 吳啟龍;半航空瞬變電磁視電阻率成像及在復(fù)雜地形區(qū)域隧道勘察中的應(yīng)用[D];山東大學(xué);2019年

，

本文編號(hào)：2708705