PROTEM瞬变电磁仪的主要特点:
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三分量同时观测,有30个观测道。
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关断时间短信息量大:关断时间是瞬变电磁仪的重要技术指标之一,关断时间长,将失掉浅层信号,减弱二次场强度,直接影响探测效果。PROTEM47关断时间可短至0.5μv.关断时间取决于发射机性能、发射电流大小和发射线圈尺寸。
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分辨率高,动态范围大:由于瞬变电磁场从早期到晚期的变化幅度从n×105μv到0.nμv。达6个量级,所以要求信号分辨率和动态范围都要高。PROTEM的信号分辨率为24位,系统分辨率为29位,动态范围达175dB。
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信噪比高:PROTEM瞬变电磁仪采取多种措施提高信噪比,包括压制工频干扰,采用“聪明叠加”技术和提高重复率等等。重复率是指1秒之内能发射多少个双极性脉冲。PROTEM的重复率为237.5HZ-0.25HZ,即4.2ms-25ms,可选。因此它在30秒观测时间内可以发射14,250-2,400个脉冲信号和接收到同样多的瞬变电磁信号。如果重复率为25HZ-0.416HZ,即40ms-24,000ms,它在30秒观测时间内仅能发射和接收到1,500个-0.083个信号,也即在相同的观测时间内前者比后者的信噪比高10倍。
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观测装置灵活 :瞬变电磁法有五种野外观测装置,它适用于不同的勘探目标和深度。这五种装置是:①重叠回线,②中心回线,③偶极④大定回线外,观测⑤大定回线内观测。前三种装置适合浅层勘探,后两种适合深层勘探。由于PROTEM瞬变电磁仪采用发射和接收分离结构,所以除重叠回线装置外,它适合其它四种装置。但如果采用发射和接收一体化装置,则仅适合重叠回线装置,当采用其它四种观测装置时,就必须把接收线圈中的微弱瞬变场信号、用一条较长的信号电缆传输给接收机,从而带进不可预测的干扰.
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勘探深度大:瞬变电磁法勘探深度H,由下式近似表达,
H=0.55(Mρ/RmN)1/5
M=IS为发射磁矩(I为发射电流,S为发射线圈面积),ρ为大地平均电阻率值,RmN为取决于仪器信号比和抗干扰能力的最小可分辨信号值。可见在S和ρ一定的情况下,勘探深度H取决于发射机的最大输出电流I,而I又取决于发射机的最高输出电压。在浅层勘探时,发射磁矩M对任何型号的瞬变电磁仪都不是问题;但在深层勘探时,由于要采用大面积(S)发射线圈,电阻值大,因此要获得大的发射电流I,就必须应用高输出电压的发射机。PROTEM应用的大功率发射机TEM67和加强型TEM67,其发射电压高达150V和240V,因此在大面积(S)发射线圈情况下,也能输出很大的发射电流值。如果发射机的最高输出电压只有100V,那就很难用于深层勘探。
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稳定性高,工作温度宽:稳定性包括观测的重复性和仪器故障率。PROTEM的观测重复性为100%,仪器故障极低。PROTEM工作温度范围为-40℃-+60℃,在任何季节,任何地区均可顺利地进行观测;如果工作温度范围很窄,那就只能在合适的季节或合适的地区进行野外观测。
二.PROTEM瞬变电磁仪主要应用领域
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在地面探测含水层,断层含水性,煤层结构和陷落住
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在井下探测采区内部和外围以及掘进头前方的储水结构
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探测良导性矿体埋深和产状,探测蕴矿构造
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探测老窑及其含水性
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工程勘探和环境勘探
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油、气田勘探
三、PROTEM瞬变电磁仪类型
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TEM47,最大勘探深度150m,统称PROTEM47
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TEM57-MK2,最大勘探深度500m,统称PERTEM57
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TEM-67,最大勘探深度1000m-1200m,统称PROTEM67
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加强型TEM67HP,最大勘探深度1500m
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EM47Hp,井下探水,探测距离100m-150m
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BH43-3钻井内三维瞬变电磁仪,可在2,000m深钻孔内工作,探测半径150-250m
四、PROTEM瞬变电磁仪性能和技术指标:
1.PROTEM数字接收
它是上述六种瞬变电磁仪共用的接收机
图1 PROTEM接收机
PROTEM接收机具有24位瞬时分辨率,29位系统分辨率,270KHz 带宽,微秒级的30个采样门和XYZ三分量同时观测等特点,是时间域电磁系统的最佳选择。
技术指标:
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观测值:三分量感应磁场的衰减比,nv/m2
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电磁传感器:空心线圈
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道数:用单道接收线圈顺序测量或用三分量接收线圈同时测量
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时间门:在两个量级时间轴上20个门测量,或三个量级时间轴上30个门测量
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信号分辨率:24位,包括1个符号位,系统分辨率29位
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基本频率:0.3,0.75,3,7.0,30,75,285Hz(60Hz工频时)
0.25,0.625,2.5,6.25,25,62.5,237.5Hz(50Hz工频时)
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积分时间:0.5,2,4,8,15,30,60和120秒
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显示器:240×64点液晶显示
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数据管理:固态存储3300套数据,RS232输出
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同频:参考电缆同步或高稳定性石英钟同步
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工作温度:-40℃—+60℃
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电源:12V可充电电源,可连续工作8小时
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重量:15Kg
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体积:34×38×27cm
2.PROTEM 发射机
图2 TEM47发射机
1)TEM47发射机
是最小、最轻便的发射系统,关断时间极短,可探测近地表异常。PROTEM47(PROTEM接收机配以TEM47发射机)经常用于浅部几米到150m深的探测。在这种模式下,可用单匝5m×5m到100m×100m发射线圈,关断时间可短至0.5μs,从而获得最高的浅表分辨率。也可采用多匝发射线圈。
TEM47采用参考电缆同步,可满足浅部探测对高精度同步的要求。无论在那种情况下,PROTEM47都使用高频接收线圈。该接收线圈的带宽足以捕捉最早期的瞬态衰减信号。当PROTEM47用于剖面测量时,采用8匝5m×5m移动式发射线圈,2.5A发射电流时,发射磁矩为500Am。在基频75Hz、20-30个测量门时,该模式便成为最佳的浅部勘探的斯陵格兰姆电磁系统。
技术指标:
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电流波型:偶极方波,正、负方波之间可设置50%占空系数
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基本频率:30,75,285Hz,(60Hz工频时)
25,62.5,237.5Hz,(50Hz工频时)
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关断时间:40×40m发射线圈,3A发射电流时,2.5μs
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发射线圈尺寸: 5m×5m(8匝)到100m×100m(单匝)
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输出电压:0到9V连续变化,最大发射电流3A
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同步:电缆同步
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工作温度:-40℃—+60℃
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电源:12伏可充电电瓶,在2A输出时可连续工作5小时;加强型TEM47HP供电电源为24伏或36伏,最大发射电流10A
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重量:5.3Kg
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尺寸:10.5×24×32cm