電法勘探儀器

電法勘探儀器一般由場源和接收測量兩大部分構成。場源多數(shù)是人工建立的，由儀器的供電部分或發(fā)送部分產生，少數(shù)是用天然場。由于電法勘探的探測方法及分支方法多達數(shù)十種，因此，電法儀器的名稱及種類也很多。分類上一直沒有統(tǒng)一的準則，根據儀器所采用的測量技術及工作程式，可將電法儀器歸為直流電法儀、頻率域電法儀及時間域電法儀3大類。

電法勘探儀器直流電法儀

主要包括用于直流電阻率法，直流充電法和自然電場法的儀器。為了在地下建立起足夠強的電流場，直流電法儀的供電部分常采用干電池組或帶整流、濾波部件的交流發(fā)電機電源裝置，通過電纜送至相應的接地供電電極，將電流供入大地。利用天然場源的自然電場法僅需測兩測量電極間的電位差(ΔUMN)，其他方法都要求所使用的儀器既能測ΔUMN，又能測供電電流I的大小。為減少測量誤差,一般是用測ΔUMN的同一電位差儀測量串接在供電回路中的取樣電阻上的電壓降的方法求出電流I 的數(shù)值。因此，直流電法儀的測量部分,本質上就是一種直流電位差測量儀。不過,在儀器部件的構成方面，比一般的電位差儀多了一個極化補償器。這部分的作用是產生連續(xù)可變的某一直流電壓，并將它串接在測量回路中，以補償未向大地供電前測量電極間存在的電位差（極差）。直流電法儀現(xiàn)時采用的多為靈敏度較高（μV級），輸入電阻較高 (101～103MΩ),能自動跟蹤極差變化的高性能直流數(shù)字式電壓表。作為直流電法儀的測量傳感器主要有金屬（銅、不銹鋼）電極和不極化電極兩種。

電法勘探儀器頻率域電法儀

包括用于頻率域電磁法（包括地質雷達）和頻率域（頻譜）激電法的各種儀器。這類儀器之所以冠以“頻率域”之稱，主要是由于這類儀器的發(fā)送器能提供不同頻率的諧變電磁場源，同時，測量部分所測量的是大地在這類諧變電磁場作用下所產生的各種電磁響應或電化學響應的頻譜物性。頻率域電法儀使用的工作頻率范圍很寬，為10-3～108赫茲。由于探測任務及選用的方法不同，具體使用的工作頻率范圍也有不同。常用的有4個范圍：超低頻段──數(shù)赫茲以下,最低可達10-4赫茲,主要用于大地電磁法MT；低頻(或音頻)段──10～104赫茲,用于多種常規(guī)電磁法;甚低頻(VLF)段──104～3×104赫茲；射頻段──106～108赫茲,主要用于電波法和地質雷達。

這類儀器的發(fā)送器主要由多頻正弦波發(fā)生器，功率放大器及輸出裝置組成。當需要建立傳導電流場時，發(fā)送器的輸出裝置同接地供電電極連接。若要以感應方式建立交變電磁場，發(fā)送器的輸出就應同發(fā)送線圈（或回線）連接。為了盡可能多地得到大地電磁（電化學）響應的各種信息，頻率域電磁法和激電法要求相應的儀器能觀測多種電磁或電化學響應的要素，例如：空間不同方向的電磁分量的振幅譜(EX，EY，HX，HY，HZ與頻率f的關系)和相位譜(嗘EX,嗘EY,嗘HX,嗘HY,嗘EZ與f 的關系)；或它們的實分量譜和虛分量譜；電磁場橢圓極化的各要素；電磁場各空間分量和時間分量間的相互關系等。盡管要測的參數(shù)既有標量，又有矢量和張量，有的要進行多道測量，但儀器的接收測量部分都具有大致相同的基本工作模式或結構組成，即測量傳感器（測量電極，感應線圈或其他交變磁場傳感器）把待測的物理量轉變成電壓, 然后將它送至測量放大部分進行頻譜分析，以獲得所需的各種參數(shù)的頻譜。最后，將這些數(shù)據以不同的方式顯示或記錄下來,或者存入存儲器,待計算機對這些數(shù)據進行各種解釋和處理。為了對被測信號進行頻譜分析，在采用人工場源進行工作時，都以發(fā)送電流為參考基準。發(fā)送和接收間的同步方式有有線同步、無線同步和石英鐘同步 3種。而當采用天然場源進行工作時，常用一個或數(shù)個遠參考站同步方式（例如大地電磁法MT所用）或以電磁場某一分量作為參考基準(甚低頻 VLF法所用)。頻率域電法儀的數(shù)據顯示，記錄或存儲方式分別有模擬量顯示、數(shù)字量顯示、監(jiān)示器監(jiān)測、磁帶記錄、磁盤存儲、半導體固態(tài)存儲、打印機輸出等。

電法勘探儀器時間域電法儀

包括用于時間域激電法和時間域電磁法（或稱瞬變電磁法）的各種儀器。這類儀器的工作程序大抵如下:發(fā)送器將其產生的各種時變函數(shù)信號,即各種時變波形的電流，通過供電電極或者線圈去激發(fā)大地或準備研究的目的物。儀器的接收測量部分在一次場不存在時，即發(fā)送電流停止工作的時段內，將測量電極或感應線圈，及其他類似的磁場傳感器所接收到的大地或目的物的瞬變響應（常以衰變電壓的形式出現(xiàn)）傳送至寬頻帶測量放大器進行放大和處理，最后顯示、記錄或者存入存儲器。時間域電法儀是采用分時、順序方式進行工作的，即激發(fā)時，不進行測量，停止激發(fā)時，測量工作開始，直至下一次激發(fā)到來之前為止，并如此循環(huán)工作。瞬變電磁儀所使用的時變電流的重復頻率通常為數(shù)赫茲至數(shù)十赫茲。測量所占用的時間間隔為數(shù)毫秒至數(shù)百毫秒。時間域激電儀所使用的時變電流的重復周期常為數(shù)秒至數(shù)十秒。時間域電法儀對瞬變（衰變）響應的測試和記錄并不是連續(xù)的，而是按照一定的時間間隔進行離散采樣。一般，激電儀的采樣間隔較寬，采樣的數(shù)目較少，并且起始采樣的時間亦較晚。而瞬變電磁儀則不同,它的起始采樣時間很早（約n×101微秒）,采集的樣品數(shù)目較多（可達數(shù)十個），采樣的時間間隔也較窄。儀器工作時所用的同步方式多為石英鐘同步。當對測量精度要求不很高時，也可用發(fā)送電流停止工作時的脈沖信號進行同步。

與頻率域電法儀相比，時間域電法儀對測量技術的要求更高，更復雜。這主要反映在：要求整個測試系統(tǒng)具備有高精度、高穩(wěn)定度的時間基準；要求在數(shù)毫秒的時間范圍內,不失真地放大幅度變化范圍為105～106倍的電信號；在寬帶放大的前提下提取強噪聲背景下的微弱信號；發(fā)送器瞬時最大發(fā)送電流需達數(shù)十安培至 100～200安培。 　電法儀器今后可能會沿著兩個截然相反的方向發(fā)展。一是全能的、集數(shù)據采集、處理和自動解釋為一身的大系統(tǒng)；一是小、巧、優(yōu)的智能化專用儀器。2100433B

電法勘探儀器需要有較高的技術性能和使用性能。主要包括:溫度穩(wěn)定性（正常工作的溫度范圍為-20～60℃）、濕度穩(wěn)定性（工作環(huán)境的相對濕度可達95～98%）、防塵性能和抗震性；高分辨力、高靈敏度；極強的抗干擾能力；測試的動態(tài)范圍大；能源消耗少；裝置的重量輕等。

地殼是由不同的巖石、礦體和各種地質構造所組成，它們具有不同的導電性、導磁性、介電性和電化學性質。根據這些性質及其空間分布規(guī)律和時間特性，人們可以推斷礦體或地質構造的賦存狀態(tài)（形狀、大小、位置、產狀和埋藏深度）和物性參數(shù)等，從而達到勘探的目的。電法勘探具有利用物性參數(shù)多，場源、裝置形式多，觀測內容或測量要素多及應用范圍廣等特點。電法勘探利用巖石、礦石的物理參數(shù)，主要有電阻率（ρ）、導磁率（μ）、極化特性（人工體極化率η和面極化系數(shù)λ、自然極化的電位躍變Δε）和介電常數(shù)（ε）。

全書共分為4章。本書可作為高等學校本科地球物理專業(yè)、勘查技術與工程專業(yè)物探方向的“電法勘探”課程教材，適合學時約70學時，也可作為從事地質工作的技術人員的參考書。 {zzjj}

電法勘探的方法，按場源性質可分為人工場法（主動源法）、天然場法（被動源法）；按觀測空間可分為航空電法、地面電法、地下電法；按電磁場的時間特性可分為直流電法（時間域電法）、交流電法（頻率域電法）、過渡過程法（脈沖瞬變場法） ； 按產生異常電磁場的原因可分為傳導類電法、感應類電法 ； 按觀測內容可分為純異常場法、總合場法等。中國常用的電法勘探方法有電阻率法、充電法、激發(fā)極化法、自然電場法、大地電磁測深法和電磁感應法等。