電法勘探儀器分類

電法勘探儀器一般由場(chǎng)源和接收測(cè)量?jī)纱蟛糠謽?gòu)成。場(chǎng)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(chǎn)生，少數(shù)是用天然場(chǎng)。由于電法勘探的探測(cè)方法及分支方法多達(dá)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(méi)有統(tǒng)一的準(zhǔn)則，根據(jù)儀器所采用的測(cè)量技術(shù)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(shí)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(chǎng)法的儀器。為了在地下建立起足夠強(qiáng)的電流場(chǎng)，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(jī)電源裝置，通過(guò)電纜送至相應(yīng)的接地供電電極，將電流供入大地。利用天然場(chǎng)源的自然電場(chǎng)法僅需測(cè)兩測(cè)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(cè)ΔUMN，又能測(cè)供電電流I的大小。為減少測(cè)量誤差,一般是用測(cè)ΔUMN的同一電位差儀測(cè)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(cè)量部分,本質(zhì)上就是一種直流電位差測(cè)量?jī)x。不過(guò),在儀器部件的構(gòu)成方面，比一般的電位差儀多了一個(gè)極化補(bǔ)償器。這部分的作用是產(chǎn)生連續(xù)可變的某一直流電壓，并將它串接在測(cè)量回路中，以補(bǔ)償未向大地供電前測(cè)量電極間存在的電位差（極差）。直流電法儀現(xiàn)時(shí)采用的多為靈敏度較高（μV級(jí)），輸入電阻較高 (101～103MΩ),能自動(dòng)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(cè)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(zhì)雷達(dá)）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(chǎng)源，同時(shí)，測(cè)量部分所測(cè)量的是大地在這類諧變電磁場(chǎng)作用下所產(chǎn)生的各種電磁響應(yīng)或電化學(xué)響應(yīng)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(cè)任務(wù)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(gè)范圍：超低頻段──數(shù)赫茲以下,最低可達(dá)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(zhì)雷達(dá)。

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(dāng)需要建立傳導(dǎo)電流場(chǎng)時(shí)，發(fā)送器的輸出裝置同接地供電電極連接。若要以感應(yīng)方式建立交變電磁場(chǎng)，發(fā)送器的輸出就應(yīng)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(xué)）響應(yīng)的各種信息，頻率域電磁法和激電法要求相應(yīng)的儀器能觀測(cè)多種電磁或電化學(xué)響應(yīng)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(guān)系)和相位譜(嗘EX,嗘EY,嗘HX,嗘HY,嗘EZ與f 的關(guān)系)；或它們的實(shí)分量譜和虛分量譜；電磁場(chǎng)橢圓極化的各要素；電磁場(chǎng)各空間分量和時(shí)間分量間的相互關(guān)系等。盡管要測(cè)的參數(shù)既有標(biāo)量，又有矢量和張量，有的要進(jìn)行多道測(cè)量，但儀器的接收測(cè)量部分都具有大致相同的基本工作模式或結(jié)構(gòu)組成，即測(cè)量傳感器（測(cè)量電極，感應(yīng)線圈或其他交變磁場(chǎng)傳感器）把待測(cè)的物理量轉(zhuǎn)變成電壓, 然后將它送至測(cè)量放大部分進(jìn)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(jù)以不同的方式顯示或記錄下來(lái),或者存入存儲(chǔ)器,待計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行各種解釋和處理。為了對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，在采用人工場(chǎng)源進(jìn)行工作時(shí)，都以發(fā)送電流為參考基準(zhǔn)。發(fā)送和接收間的同步方式有有線同步、無(wú)線同步和石英鐘同步 3種。而當(dāng)采用天然場(chǎng)源進(jìn)行工作時(shí)，常用一個(gè)或數(shù)個(gè)遠(yuǎn)參考站同步方式（例如大地電磁法MT所用）或以電磁場(chǎng)某一分量作為參考基準(zhǔn)(甚低頻 VLF法所用)。頻率域電法儀的數(shù)據(jù)顯示，記錄或存儲(chǔ)方式分別有模擬量顯示、數(shù)字量顯示、監(jiān)示器監(jiān)測(cè)、磁帶記錄、磁盤存儲(chǔ)、半導(dǎo)體固態(tài)存儲(chǔ)、打印機(jī)輸出等。

電法勘探儀器時(shí)間域電法儀

包括用于時(shí)間域激電法和時(shí)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(chǎn)生的各種時(shí)變函數(shù)信號(hào),即各種時(shí)變波形的電流，通過(guò)供電電極或者線圈去激發(fā)大地或準(zhǔn)備研究的目的物。儀器的接收測(cè)量部分在一次場(chǎng)不存在時(shí)，即發(fā)送電流停止工作的時(shí)段內(nèi)，將測(cè)量電極或感應(yīng)線圈，及其他類似的磁場(chǎng)傳感器所接收到的大地或目的物的瞬變響應(yīng)（常以衰變電壓的形式出現(xiàn)）傳送至寬頻帶測(cè)量放大器進(jìn)行放大和處理，最后顯示、記錄或者存入存儲(chǔ)器。時(shí)間域電法儀是采用分時(shí)、順序方式進(jìn)行工作的，即激發(fā)時(shí)，不進(jìn)行測(cè)量，停止激發(fā)時(shí)，測(cè)量工作開始，直至下一次激發(fā)到來(lái)之前為止，并如此循環(huán)工作。瞬變電磁儀所使用的時(shí)變電流的重復(fù)頻率通常為數(shù)赫茲至數(shù)十赫茲。測(cè)量所占用的時(shí)間間隔為數(shù)毫秒至數(shù)百毫秒。時(shí)間域激電儀所使用的時(shí)變電流的重復(fù)周期常為數(shù)秒至數(shù)十秒。時(shí)間域電法儀對(duì)瞬變（衰變）響應(yīng)的測(cè)試和記錄并不是連續(xù)的，而是按照一定的時(shí)間間隔進(jìn)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(shí)間亦較晚。而瞬變電磁儀則不同,它的起始采樣時(shí)間很早（約n×101微秒）,采集的樣品數(shù)目較多（可達(dá)數(shù)十個(gè)），采樣的時(shí)間間隔也較窄。儀器工作時(shí)所用的同步方式多為石英鐘同步。當(dāng)對(duì)測(cè)量精度要求不很高時(shí)，也可用發(fā)送電流停止工作時(shí)的脈沖信號(hào)進(jìn)行同步。

與頻率域電法儀相比，時(shí)間域電法儀對(duì)測(cè)量技術(shù)的要求更高，更復(fù)雜。這主要反映在：要求整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)具備有高精度、高穩(wěn)定度的時(shí)間基準(zhǔn)；要求在數(shù)毫秒的時(shí)間范圍內(nèi),不失真地放大幅度變化范圍為105～106倍的電信號(hào)；在寬帶放大的前提下提取強(qiáng)噪聲背景下的微弱信號(hào)；發(fā)送器瞬時(shí)最大發(fā)送電流需達(dá)數(shù)十安培至 100～200安培。 　電法儀器今后可能會(huì)沿著兩個(gè)截然相反的方向發(fā)展。一是全能的、集數(shù)據(jù)采集、處理和自動(dòng)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(shù)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(duì)濕度可達(dá)95～98%）、防塵性能和抗震性；高分辨力、高靈敏度；極強(qiáng)的抗干擾能力；測(cè)試的動(dòng)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(zhì)構(gòu)造所組成，它們具有不同的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、介電性和電化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)這些性質(zhì)及其空間分布規(guī)律和時(shí)間特性，人們可以推斷礦體或地質(zhì)構(gòu)造的賦存狀態(tài)（形狀、大小、位置、產(chǎn)狀和埋藏深度）和物性參數(shù)等，從而達(dá)到勘探的目的。電法勘探具有利用物性參數(shù)多，場(chǎng)源、裝置形式多，觀測(cè)內(nèi)容或測(cè)量要素多及應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。電法勘探利用巖石、礦石的物理參數(shù)，主要有電阻率（ρ）、導(dǎo)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?chǔ)う牛┖徒殡姵?shù)（ε）。

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

電法勘探的方法，按場(chǎng)源性質(zhì)可分為人工場(chǎng)法（主動(dòng)源法）、天然場(chǎng)法（被動(dòng)源法）；按觀測(cè)空間可分為航空電法、地面電法、地下電法；按電磁場(chǎng)的時(shí)間特性可分為直流電法（時(shí)間域電法）、交流電法（頻率域電法）、過(guò)渡過(guò)程法（脈沖瞬變場(chǎng)法） ； 按產(chǎn)生異常電磁場(chǎng)的原因可分為傳導(dǎo)類電法、感應(yīng)類電法 ； 按觀測(cè)內(nèi)容可分為純異常場(chǎng)法、總合場(chǎng)法等。中國(guó)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(chǎng)法、大地電磁測(cè)深法和電磁感應(yīng)法等。