線框大小對TEM探測低阻體的影響

臧楠

摘 要：低阻體的存在會(huì)消耗電磁場的能量，影響瞬變電磁（TEM）法的野外施工，為解決低阻體對瞬變電磁法的屏蔽現(xiàn)象，本研究利用控制變量的方法改變線框大小對低阻體采用TEM（瞬變電磁）法對其進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：線框大小;低阻體;瞬變電磁法

1 緒論

TEM法是一種時(shí)間域電磁法。主要是利用不接地回線（或接地線源）向地下發(fā)送一次脈沖磁場（或電場），然后接收二次電磁場的時(shí)間和空間分布信息。二次電磁場主要是由一次脈沖磁場（或電場）的關(guān)斷期間內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生的地下渦流所產(chǎn)生的。

二次場信號(hào)的本質(zhì)主要是決定于探測目標(biāo)的電阻率。而對于時(shí)間的早晚，則對應(yīng)于探測深度的深淺：早期信號(hào)反映地層淺部的信息，晚期信號(hào)反映地層深部的信息。[1，2]

2 原理

2.1 工作裝置

為保持磁通量不變，采用通過改變線框大小，改變發(fā)射線框和接收線框的匝數(shù)，探究TEM法對探測低阻體的影響。本次工作裝置為重疊回線裝置。常用工作裝置主要有：重疊回線、偶極回線、中心回線、大定源回線。[3]

外部條件的改變所遵循的原則：

（1）穿過線框的磁通量不變。

（2）增大發(fā)射的磁場強(qiáng)度。

（3）減小關(guān)斷時(shí)間即增大電流的變化率以感生更強(qiáng)的渦流。

（4）增大二次場接收強(qiáng)度以提高探測深度。

（5）減小一次場的影響以降低盲區(qū)。

注：線框采用常規(guī) RVC 雙絞銅導(dǎo)線繞制，截面 1.5 平方毫米，百米電阻 1.5 歐姆。工作電壓11.9V。

2.2 磁通量原理

由于磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁極產(chǎn)生體本身的性質(zhì)，涉及此，現(xiàn)按比例S1N1∶S2N2（S為每個(gè)實(shí)驗(yàn)線框的面積，單位為m，N為每個(gè)實(shí)驗(yàn)線框的匝數(shù)）算出本次發(fā)射線框和接收線框匝數(shù)。見下表。

3 數(shù)據(jù)處理及解釋

對比圖1和2可見探測深度由8m增加到10m，深度增加約1.25倍，知探測深度隨線框的增加而增加。另外，由于低阻介質(zhì)對早期高頻段的吸附作用強(qiáng)，如果早期信號(hào)特別強(qiáng)的話，就會(huì)掩蓋淺層的信息，若是如此，本次實(shí)驗(yàn)中對淺層處的水槽反應(yīng)就不會(huì)那么明顯。圖1比圖2的水槽響應(yīng)更加明顯，且數(shù)據(jù)質(zhì)量更好，說明圖1更適合探測這種深度下的低阻體。而圖2的線框更大一些，所產(chǎn)生的信號(hào)更強(qiáng)一些，這就進(jìn)一步驗(yàn)證了早期信號(hào)特別強(qiáng)的話，低阻介質(zhì)對早期高頻段的強(qiáng)吸附作用，導(dǎo)致淺層信息的數(shù)據(jù)被一次場所覆蓋。

當(dāng)增大發(fā)射線框的邊長 L 時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢早期的信號(hào)能量會(huì)不斷減小，且晚期信號(hào)的能量會(huì)相應(yīng)的不斷增大。所以，野外測量時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況增大發(fā)射線框的邊長 L，可以一定程度提高晚期信號(hào)的能量從而提高信噪比，解決相應(yīng)的瞬變電磁野外試驗(yàn)時(shí)所遇到的一些噪聲干擾或其他問題。

4 結(jié)論

（1）瞬變電磁對低阻體的靈敏反應(yīng)和低阻介質(zhì)對早期高頻段較強(qiáng)的吸附作用，在其他實(shí)驗(yàn)參數(shù)相同的情況下，線框大小的自感信號(hào)的穿透深度不一樣;

（2）相框大小最早可識(shí)別有用信號(hào)的穿透深度不同;

（3）線框越大，瞬變電磁可探測的最小深度越大，即瞬變電磁法的“盲深”越大，可探測更深處的低阻體，反之亦然;

（4）低阻介質(zhì)對早期高頻段的吸附作用強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆述，石顯新，陳明生.瞬變電磁法的探測深度問題[J].地球物理學(xué)報(bào)，2009，52（6）：1583-1590.

[2]候彥威，王海博，張振勇，等.復(fù)雜地形條件下不積水采空區(qū)的TEM探測[J].煤礦安全，2014，45（4）：152-155.

[3]傅茂朝.瞬變電磁法原理及應(yīng)用[J].北京：軍工勘察，中航勘察設(shè)計(jì)研究院，1996，（02）：55.