PROTEM瞬變電磁儀

1、一、PROTE瞬變電磁儀加拿大 Geonics 公司是專門研制和生產(chǎn)時間域電磁儀的專業(yè)公司，共有近20 種時間域電磁測量儀， 應用于各種不同目的和場合， 在世界上享有很高聲譽。 該公 司自 1978 年研制和生產(chǎn)瞬變電磁儀以來，已更新?lián)Q代多次，目前在市場上銷售 的 PROTEM47PROTEM47（井下探水系統(tǒng)），PROTEM57-MK2 PROTEM6瞬變電 磁儀占據(jù)著世界上該類儀器的很大市場份額。 2003年至 2007 年 4 月，國內(nèi)用戶 通過我公司已訂購 9 套 PROTEM4714 套 PROTEM47HP,套 PROTEM57-MK2 18 套PROTEM6以及兩套BH43-3鉆

2、井瞬變電磁儀。Geonics公司的售后服務中心也 設立在我公司。PROTE瞬變電磁儀的主要特點：三分量同時觀測，有30個觀測道。 關斷時間短信息量大：關斷時間是瞬變電磁儀的重要技術指標之一，關斷時間長，將失掉淺層信號，減弱二次場強度，直接影響探測效果。P ROTEM4關斷時間可短至0.5卩V.關斷時間取決于發(fā)射機性能、發(fā)射電流大小和發(fā)射線圈尺寸。 分辨率高，動態(tài)范圍大：由于瞬變電磁場從早期到晚期的變化幅度從nx 105卩V到O.n卩v。達6個量級，所以要求信號分辨率和動態(tài)范圍都要高。PROTEI的信號分辨率為24位，系統(tǒng)分辨率為29位，動態(tài)范圍達175dR 信噪比高：PROTEI瞬變電磁儀采取

3、多種措施提高信噪比， 包括壓制工頻干擾， 采用“聰明疊加”技術和提高重復率等等。 重復率是指 1 秒之內(nèi)能發(fā)射多少個雙 極性脈沖。PROTE的重復率為237.5HZ-0.25HZ,即卩4.2ms-25ms,可選。因此它 在 30秒觀測時間內(nèi)可以發(fā)射 14,250-2,400 個脈沖信號和接收到同樣多的瞬變電 磁信號。如果重復率為25HZ- 0.416HZ，即40ms-24,000ms,它在30秒觀測時間 內(nèi)僅能發(fā)射和接收到 1,500 個0.083 個信號， 也即在相同的觀測時間內(nèi)前者比 后者的信噪比高 10 倍。用一條較長的信號電 觀測裝置靈活 ：瞬變電磁法有五種野外觀測裝置， 它適用于不同

4、的勘探目標 和深度。 這五種裝置是： 重疊回線 , 中心回線 , 偶極大定回線外， 觀測 大定回線內(nèi)觀測。 前三種裝置適合淺層勘探， 后兩種適合深層勘探。 由于 PROTEM 瞬變電磁儀采用發(fā)射和接收分離結(jié)構(gòu)， 所以除重疊回線裝置外， 它適合其它四種 裝置。但如果采用發(fā)射和接收一體化裝置， 則僅適合重疊回線裝置， 當采用其它 四種觀測裝置時， 就必須把接收線圈中的微弱瞬變場信號、 纜傳輸給接收機，從而帶進不可預測的干擾?？碧缴疃却螅核沧冸姶欧碧缴疃?H,由下式近似表達，1/5H=0.55（Mp /RmN）1/5為大地平均電阻率值，可見在 S和p -M=IS為發(fā)射磁矩（I為發(fā)射電流，S為發(fā)射線

5、圈面積），p Rmh為取決于儀器信號比和抗干擾能力的最小可分辨信號值。定的情況下，勘探深度H取決于發(fā)射機的最大輸出電流I，而I又取決于發(fā)射機 的最高輸出電壓。在淺層勘探時，發(fā)射磁矩M對任何型號的瞬變電磁儀都不是問 題；但在深層勘探時，由于要采用大面積（S）發(fā)射線圈，電阻值大，因此要獲 得大的發(fā)射電流I，就必須應用高輸出電壓的發(fā)射機。PROTE應用的大功率發(fā)射 機TEM67和加強型TEM67其發(fā)射電壓高達150V和240V,因此在大面積（S）發(fā) 射線圈情況下，也能輸出很大的發(fā)射電流值。如果發(fā)射機的最高輸出電壓只有 100V,那就很難用于深層勘探。穩(wěn)定性高，工作溫度寬：穩(wěn)定性包括觀測的重復性和儀器

6、故障率。P ROTE的觀測重復性為100%儀器故障極低。PROTEI工作溫度范圍為-40C +60C，在 任何季節(jié)， 任何地區(qū)均可順利地進行觀測； 如果工作溫度范圍很窄， 那就只能在 合適的季節(jié)或合適的地區(qū)進行野外觀測。二、PROTEI瞬變電磁儀主要應用領域 在地面探測含水層，斷層含水性，煤層結(jié)構(gòu)和陷落??； 在井下探測采區(qū)內(nèi)部和外圍以及掘進頭前方的儲水結(jié)構(gòu)； 探測良導性礦體埋深和產(chǎn)狀，探測蘊礦構(gòu)造； 探測老窯及其含水性；工程勘探和環(huán)境勘探。三、PROTEI瞬變電磁儀的類型 TEM47最大勘探深度150m 統(tǒng)稱PROTEM47 TEM57-MK2 最大勘探深度 500m 統(tǒng)稱 PERTEM57

7、TEM-67 最大勘探深度 1000m-1200m 統(tǒng)稱 PROTEM67加強型TEM67最大勘探深度2000m TEM47Hp 井下探水 探測距離 100m-120m 統(tǒng)稱加強型 PROTEM47HP BH43-3鉆井內(nèi)三維瞬變電磁儀,可在 2,000m深鉆孔內(nèi)工作,探測半徑120m四、PROTE瞬變電磁儀性能和技術指標1. PROTE數(shù)字接收機 它是上述六種瞬變電磁儀共用的接收機圖1 P ROTEI接收機觀測值：三分量感應磁場的衰減比, nv/m2 電磁傳感器：空心線圈 道數(shù)：用單道接收線圈順序測量或用三分量接收線圈同時測量 時間門：在兩個量級時間軸上 20 個門測量,或三個量級時間軸上

8、30 個門測PROTE接收機具有24位瞬時分辨率,29位系統(tǒng)分辨率,270KHz帶寬，微秒級 的30個采樣門和XYZ三分量同時觀測等特點，是時間域電磁系統(tǒng)的最佳選擇。 技術指標：信號分辨率： 24 位，包括 1 個符號位，系統(tǒng)分辨率 29 位基本頻率：0.3 , 0.75, 3, 7.0, 30, 75, 285Hz （60Hz工頻時） 0.25, 0.625 , 2.5 , 6.25 , 25, 62.5 , 237.5Hz（ 50Hz工頻時）積分時間： 0.5 ，2，4，8，15，30，60 和 120 秒顯示器：240X 64點液晶顯示數(shù)據(jù)管理：固態(tài)存儲3300套數(shù)據(jù)，RS232輸出同頻

9、：參考電纜同步或高穩(wěn)定性石英鐘同步工作溫度：-40C +60C電源：12V可充電電源，重量： 15Kg體積： 34X 38X 27cmP ROTE發(fā)射機量 可連續(xù)工作 8 小時圖2 TEM47發(fā)射機1） TEM47發(fā)射機是最小、最輕便的發(fā)射系統(tǒng),接收機配以TEM47發(fā)射機）2關斷時間極短，可探測近地表異常。 PROTEM（47PROTEM經(jīng)常用于淺部幾米到150m深的探測。在這種模式下，可用單匝5mK 5m到100mK 100m發(fā)射線圈，關斷時間可短至 0.5卩s，從而獲得 最高的淺表分辨率。也可采用多匝發(fā)射線圈。TEM47采用參考電纜同步，可滿足淺部探測對高精度同步的要求。無論在那種情 況下

10、，PROTEM4都使用高頻接收線圈。該接收線圈的帶寬足以捕捉最早期的瞬 態(tài)衰減信號。當PROTEM4用于剖面測量時，采用8匝5論5m移動式發(fā)射線圈， 2.5A發(fā)射電流時，發(fā)射磁矩為500Ara在基頻75Hz、20-30個測量門時，該模式 便成為最佳的淺部勘探的斯陵格蘭姆電磁系統(tǒng)。技術指標： 電流波型：偶極方波，正、負方波之間可設置50%占空系數(shù) 基本頻率：30，75，285Hz （60Hz工頻時）25，62.5，237.5Hz，（ 50Hz工頻時）關斷時間：40X 40m發(fā)射線圈，3A發(fā)射電流時，2.5卩s發(fā)射線圈尺寸： 5mx 5m （8匝）至U 100mK 100m （單匝）輸出電壓：0到

11、9V連續(xù)變化，最大發(fā)射電流3A同步：電纜同步工作溫度：-40 C +60C電源：12伏可充電電瓶，在2A輸出時可連續(xù)工作5小時；加強型TEM47HP 供電電源為 24伏或 36伏，最大發(fā)射電流 10A 重量： 5.3Kg 尺寸：10.5 X 24X 32cm2） TEM57-MK發(fā)射機 圖3 TEM57-MK2發(fā)射機TEM57-MK是TEM57的升級型，與PROTE數(shù)字接收機搭配使用，便構(gòu)成PROTEM57 瞬變電磁系統(tǒng)。TEM57-MK在內(nèi)部電源供電時發(fā)射功率達 1500Vy是一種非常輕 便的中功率時間域電磁發(fā)射機。內(nèi)部電源電壓1860V可變，可與發(fā)射線圈實現(xiàn) 最佳匹配。如使用外部電源，發(fā)射

12、功率可達3800W電壓可達160乂TEM57-MK是一種完美的中功率發(fā)射機，勘探深度達 500m 可自動顯示關斷時間。配備短參考電纜、輕便發(fā)射機和三維接收線圈的TEMSi-MK，可圈定深至250m- 300m的形態(tài)復雜的構(gòu)造和礦體。如果采用晶體同 步和大發(fā)射線圈，它可圈定埋深至 500m的礦體和目標體。通過反演解釋，可給 出礦體的電導率、傾角和延伸等參數(shù)。技術指標： 電流波型：偶極方波，占空系數(shù) 50%基本頻率：3, 7.5，30Hz （功率傳輸線為60Hz時）2.5，6.25，25Hz （功率傳輸線為50Hz時） 線如果用電纜同步，可以達到1Hz以下的基頻關斷時間：20到115卩s，依賴發(fā)射

13、線圈尺寸，匝數(shù)和發(fā)射電流大小 發(fā)射線圈尺寸：單匝可任意尺寸，但最小電阻不應低于 0.7 歐姆，最大發(fā)射 圈可到 300X 600m輸出電壓： 18伏60 伏連續(xù)可調(diào)，當外接電源時可達 180伏 同步：電纜或高穩(wěn)定性晶體同步輸出電流：最大 28A工作溫度：-40C +60C關斷時間顯示：自動顯示關斷時間電源防護重量尺寸：3)1800瓦， 110/220V 單項發(fā)電機供電或 26個 12伏電瓶直流供電 電和電磁防護15 公斤43 x 25 x 25 厘米TEM67發(fā)射機圖4 TEM67發(fā)射機這是大功率發(fā)射機，它是在TEM57-MK發(fā)射機基礎上加一個功率模塊，構(gòu)成TEM67 發(fā)射機。這就是說，增加一

14、個功率模塊并配備一臺5,000W發(fā)電機，就可將TEM57-MK升級為TEM67反之，如果對某些勘查任務而言無需 TEM6發(fā)射機， 只用TEM57-MK，便可大大減輕重量。TEM67的輸出電壓18-150V連續(xù)可調(diào)用， 可自動顯示關斷時間。配備三維接收線圈的P ROTEM67是 一種理想的探測深部高導礦體，蘊礦構(gòu)造， 含水構(gòu)造以及其它地質(zhì)目標體的最佳瞬變電磁法儀器，其勘探深度可達 1,000m 1,2000m。技術指標： 電流波型：偶極方波，占空系數(shù) 50%0.3，0.75，3，7.5，30Hz （功率傳輸線為 60Hz時）2.5，25Hz （功率傳輸線為50Hz時）20到750卩s，依賴于發(fā)射

15、線圈尺寸，匝數(shù)和發(fā)射電流大小最大 28A18 到 150 伏連續(xù)可調(diào) 基本頻率：關斷時間：輸出電流：輸出電壓： 同步：高穩(wěn)定性晶體同步 工作溫度：-40 C +60C伏，50Hz,單項發(fā)電機0.25， 0.625，電源：5000W， 220重量：15 公斤尺寸：43 x 25 x 254)加強型TEM67發(fā)射機厘米TEM57-Mk茨射機上連接兩個TEM6砌率模塊，發(fā)射電加強型TEM67發(fā)射機是在壓可高達240V,最大發(fā)射電流28A,所以可利用大尺寸或大有效面積發(fā)射線圈， 以達到更大的勘探深度。下表是TEM67和加強TEM67發(fā)射功率的對比表，可見在 發(fā)射線框尺寸2000mt< 2000m

16、情況下（相當2000m勘探深度）加強型TEM67的發(fā) 射磁矩M（l X S）可高達36363636Am2。如果選擇發(fā)射圈電阻值為1,65歐姆/ 公里，則加強型TEM67發(fā)射機的發(fā)射電流可達到18.2A,發(fā)射磁矩 M=72727272Am2， 此時的信噪比可以高倍。TEM發(fā)射機性能對比表5） TEM47HP井下探水系統(tǒng)圖 5 井下探水瞬變電磁系統(tǒng)TEM47H是 TEM47勺加強型，是在TEM47勺基礎上加大發(fā)射功率，使發(fā)射電壓高 達36V,最大發(fā)射電流達10A。TEM47H主要用于煤礦井下或隧道開掘中的水情 探測和斷層探測。由于井下空間窄小， 所以發(fā)射線圈是由絕緣材料做成帶凹槽的、 可調(diào)節(jié)角度的

17、方 形骨架（尺寸視巷道空間大小而定，一般為1.5mX 1.5m或2mX 2m ,發(fā)射線圈嵌入凹槽之內(nèi)。發(fā)射線圈匝數(shù)一般為 80匝或64匝。發(fā)射線匝有效面積S為180 rf或 256 m'o技術指標： 電流波型：偶極方波，占空系數(shù) 50% 基本頻率：30，75, 285Hz （功率傳輸線為60Hz時）25，62.5，285Hz （功率傳輸線為50Hz時）關斷時間：取決發(fā)射線圈有效面積 S及發(fā)射電流A 發(fā)射線圈尺寸：1.5mX 1.5m（80匝）或2mx 2m （64匝） 輸出電壓：0 12V 24V或36V最大輸出電流： 10A同步：電纜同步工作溫度：-40C +60C電源： 內(nèi)置12V

18、,外接12V或24V重量：6公斤尺寸：43 x 25 x 25 厘米6） BH43-3 鉆井中瞬變電磁儀圖 6 鉆井中瞬變電磁儀三分量探頭和絞車井中三分量瞬變電磁儀探頭BH43-3與位于地面的發(fā)射系統(tǒng)和P ROTE接收機共同 組成鉆井中瞬變電磁儀。在地面布設 500nX 500m的發(fā)射線圈便可獲得2000m深 鉆孔，200-300m半徑內(nèi)的礦產(chǎn)資源、水文地質(zhì)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等諸多方面信息。沿鉆井探測的空間分辨率為1m井中觀測點間距根據(jù)要求分辨出的目標體大小,!、；而定。BH43-3是三分量、寬頻帶的井中探頭，能有利地壓制高壓線和其它干擾源的干 擾。BH43-3配有專用軟件包，可編輯、顯示和解釋測量數(shù)據(jù)。井中電纜和絞車可在 國內(nèi)配置。垂直軸算起）技術指標：10000m2 徑向線圈：2500m210KHz傳感器：三個互相垂直的線圈（一個軸向，兩個徑向） 傳感器有效面積：軸向線圈： 傳感器前置放大器諧振頻