时间域激电中梯、测深作业指导书江苏省有色金属华东地质勘查局 ...

1、激电中梯、激电测深作业指导书wdfz-5 大功率智能发射机wdz-5a 整流电源wdjs-2数字直流激电接收机作业指导书江苏省有色金属华东地质勘查局资源调查与评价研究院目 录一、激发极化法原理1二、wdfz-5大功率发射机4（一）、设备主要功能及特点4（二）、主要技术指标4（三）、操作注意事项4三、wdz-5a电流整流源5（一）、设备主要功能及特点5（二）、主要技术指标6（三）、操作注意事项6四、wdjs-5a数字直流激电接收机7（一）、技术特点7（二）、技术指标8五、时间域激发极化野外作业要求9（一）、测网选择9（二）、野外工作方法及技术要求9（三）、室内工作19附：激电中梯、激电测深野外记

2、录表2025一、激发极化法原理电法勘探是根据地壳中不同岩层之间、岩石和矿石之间存在的电磁性质差异，通过观测天然存在的或由人工建立的电场、电磁场分布,来研究地质构造、寻找有用矿产资源,解决工程、环境、灾害等地质问题的一种地球物理勘探方法。 根据场源的分布可以进行如下分类：电阻率法 激发激化法 充电法 主动源 电磁法 人工或天然场源 自然电场法 被动源 大地电磁测深法 甚低频电磁法激发极化法它是以地壳中不同岩、矿石的激电效应差异为物质基础，通过观测与研究人工建立的直流（时间域）或交流（频率域）激电场的分布规律进行找矿和解决地质问题的一组电法勘探分支方法。激发极化主要有离子导体和电子导体的激发极化，

3、下面以体极化特性为例介绍激发极化的原理。为了考察体极化介质的激电效应，可以利用图1（a）所示的测量装置。将待测的体极化标本置于盛有水溶液的长方形小盆中，标本与盆底和盆边之间用石蜡或橡皮泥绝缘，使标本两侧之水溶液被分隔开。在水盆两端各放一块小铜板a和b作供电电极，通过它们向盆内图1 测量体极化标本激电性质的装置和测量结果供入稳定电流。在标本两侧水溶液中紧靠标本处，放置不极化电极m和n ，用毫伏计观测其间的电位差。图1（b）是用这种装置对一块黄铁矿化岩石标本测得的电位差随时间的变化曲线。电位差随时间的变化，是由于激发极化产生的电位差u2（t）（简称二次电位差）在供电后从零开始逐渐变大（充电过程）及

4、断电后二次电位差 u2（t）逐渐衰减到零（放电过程）的结果。在无激电效应时，电流流过标本由于欧姆电压降形成的电位差，称为一次电位差u1，它在稳定电流条件下不随时间而变。在标本被激发极化后，供电时间为t时观测到的电位差为一次电位差u1和二次电位差 u2（t）之和，称为总场电位差：u（t）=u1+ u2（t）对星散浸染状矿石或矿化、石墨化岩石标本的实验观测结果表明，在相当大范围内政变供电电流i时，u2与i成正比，且u2的大小与供电方向无关。因此，在地面电法通常采用的电流密度范围内，体极化效应实际上是线性的。为此引入一个称为极化率(t,t)的参数，来表征体极化介质的激电性质，值的计算公式为：式中u2

5、（t,t）是供电时间为t和断电后t时刻测得的二次电位差。极化率是用百分数表示的无量纲参数。由于u2（t，t）和u（t）均与供电电流i成正比（线性关系），故极化率是与电流无关的常数。但极化率与供电时间t和测量延迟时间t有关，因此，当提到极化率时，必须指出其对应的供电时间t和测量时间t。大量实测资料表明，地下体极化岩，矿石的极化率主要决定于其中所含电子导电矿物的体积百分含量及其结构。一般说来，含量越大，导电矿物颗粒越细小，矿化岩（矿）石越致密，极化率就越大。完全不含电子导电矿物的岩石，其极化率通常很小，一般不超过1%2%，少数可达3%4%。激电效应随岩、矿石中电子导电矿物含量增高而增强的特性，是激

6、电法应用于金属矿普查找矿的物理化学基础。二、wdfz-5大功率发射机（一）、设备主要功能及特点1、 单片机控制，定时准确，可靠性高。2、大屏幕图形液晶显示器。3、可测量两供电电极间的接地电阻。4、供电开路、过流保护。（二）、主要技术指标1、供电电压：1500vdc2、供电电流：6a3、供电功率：5kw4、电流指示精度：1%5、供电周期：4s、8s、16s、32s、64s、128s、256s。6、输出波段：双极性波段，占空比1：1。7、工作温度：-1050，储存温度：-2060。（三）、操作注意事项1、根据工作要求，连接 wdfz-5 和 wdz-5a 以及平衡负载。wdz-5a，必须先置 50

7、v 档，平衡负载先选择最大（280）。2、发电机的电源输出（220vac）必须达到稳定后，才能插上 wdz-5a的电源插头。3、 插上 wdz-5a 电源插头后，按 wdz-5a 说明判定设备正常后，开启 wdfz-5。然后 wdz-5a 置“1”开启整流电源，启动 wdfz-5测量接地电阻，得到 rab。根据 rab估算出每一档电压输出时的电流值，确定选择哪一档电压输出。根据 rab调节平衡负载电阻值（越接近越好）。4、每改变平衡负载和电压输出时，wdfz-5 必须退出发射。wdz-5a必须置“0”关闭。5、待电压输出确定、平衡负载确定改好后。再开wdz-5a 。执行wdfz-5 的发射功能

8、。6、关机顺序：wdfz-5 先退出发射。然后 wdz-5a 置“0”关闭整流电源。将 wdz-5a 电压选择开关置 50v 档。拔掉 220vac 插头。7、当用某一档供电时，一定要粗略计算 wdfz-5 输出功率（vi），以确定与所使用的发电机功率相匹配。8、wdfz-5 工作时，应先开机，待 3 分钟后进入发射。9、每天收工时，应仔细检查仪器内部电池，必须保证不低于 10v。如果低于 10v，请及时充电。因为发射会实时监测电池电压，低于 10v后会停止发射。三、wdz-5a电流整流源（一）、设备主要功能及特点1、一体化设计：集整流电源、平衡负载控制器于一体。数字显示输出电压、电流。2、电

9、压、电流具有上下限设置，过限自动报警功能。3、蜂鸣器故障报警，同时发光二极管指示故障状态。根据报警和闪光频率可判定故障原因。4、超强保护功能：（1）220v 输入电源欠压保护。（2）输出电压过压保护。（3）输出开路、过流保护（含平衡负载输出）。（二）、主要技术指标 1、供电电压：“1”档：50v、150v、500v、600v、950v。“2”档：300v、400v、750v、850v、1200v。2、供电电流：0.016a3、供电功率：“1”档：3.7kw“2”档：5kw4、电压指示精度：1%或 3 个字5、电流指示精度：1%或 20 个字6、输入电源：220v/50hz，波动范围：-15%+

10、10%。7、工作温度：-1050，储存温度：-2060。（三）、操作注意事项1、严禁带电改变仪器上的任何连接线。在调节平衡负载或改变仪器面板上任何连线、插头时，必须先关闭仪器电源（即“电源开关”置“0”档），在电压表显示电压小于 36v 时，方可进行。2、严禁输入电源为 220v 市电或发电机某一线接地发射机向大地供电时，电源开关置“2”档将损坏仪器！3、严禁电源开关置“1”或“2”档时，切换电压选择开关。4、严禁超功率、超电流使用仪器。5、在插拨仪器电源插头时，务必先切断 220v 输入电源。6、在仪器提示输出开路时，为防高压危及人身安全必须先将“电源开关”置“0”档，再找出断点位置，排除故

11、障后，方可重新供电。严禁将平衡负载端、直流输出端短路。7、仪器在工作之前，应先将平衡负载箱盖取下，以便散热。8、220v 电源插头接入时，应保证连接处接触良好，否则易造成连接处“打火”，导致损坏插头和仪器。四、wdjs-5a数字直流激电接收机本仪器为时间域激发极化测量系统中的接收机短导线工作方式工作时可使用一台wdfz-1 或wdfz-2 大功率智能发射机供电多台接收机同时接收能直接测量自电一次电压个不同时段视极化率广泛应用于金属与非金属太产资源勘探寻找地下水及工程地质等方面。（一）、技术特点1、快速精确采用软硬件相结合自动识别波形边沿技术,使得断电延时精确极化率测量准确克服了同类仪器因断电时

12、间判断误差大而导致视极化率误差增大问题。2、自动化 由单片机自动进行自电补偿,增益调节,滤波及信号增强时间参数记录测量时刻可随测量结果一起存贮便于计算电阻率超大存贮可存贮小于15000 组测量值掉电亦不丢失。3、抗干扰能力强采取了信号增强技术压制干扰突出有效信号，低功耗全部采用大规模cmos集成电路配以独特的待机工作方式且待机超时能自动关断仪器电源。4、联机操作配备的rs-232c 串行口能与其它微机联机工作，故障诊断可准确地判断故障位置要损坏器件。5、全密封结构具有防水防尘寿命长等优点（二）、技术指标一次电压vp: -6v6v 1%视极化率: -40%40% 2%自然电位补偿范围:-1v1v

13、输入阻抗: 30m适应供电时间:1s 2s 4s 8s 16s 32s 64s断电延时时间:50ms1000ms 分二十档叠加次数110 任选50hz工频压制：80db液晶显示器:4行20 字符工作温度:-1050 ,湿度95rh储存温度-2060仪器电源:2号电池8节整机耗电: 40ma重量: 3kg体积:240mm170mm160mm五、时间域激发极化野外作业要求（一）、测网选择时间域激发极化法测量网度应和工作比例尺相对应，一般采用规则网进行，工作比例尺的确定应由和对地质体的研究程度有关。进行普查时比例尺和地质普查的比例尺相当或者再大一倍，一般选择1:2.5万至1:5千；详查时 ，比例尺要

14、大于1:5千。而测线方向应垂直于测区构造线或矿化蚀变带方向布设。测量比例尺与测网网度的对应关系见下表。 测网网度与比例尺关系表比例尺线距（米）点距（米）1：500005001002001：25000250501001：1000010020501：50005010201：200020510（二）、野外工作方法及技术要求时间域激发极化法采用重庆奔腾数控技术研究所生产的wdfz-10大功率激电测量系统。主要测量方式有激电中梯和激电测深。1、仪器性能检查（1）、不极化电极（2）、内阻不极化电极内阻要求小于2k。（3）、电极间的电位差每组不极化电极间的电位差要求小于2mv。（4）、导线导线的规格和数量应

15、根据用途、电极距大小、供电电流强度和工区自然条件选择，一般选择内阻小、轻便、强度高的导线。要求导线内阻小于10/km，耐压高于发送机的工作电压。导线的绝缘电阻应每公里大于2m/500v。对于长度为d（km）的导线，其绝缘电阻应大于2/d（k）。（5）、仪器一致性检查在极化率变化较大的异常地段、测点数大于20、选择ab、mn、和i，使u1在100mv以上，各台仪器在相同条件下往返观测。取均方误差最小的一台仪器为“标准”，分别计算各台仪器与“标准”仪器的均方相对误差。计算均方相对误差的公式为： 式中：为第点被测仪器观测数据； 为第点“标准”仪器观测数据； 为参加统计计算的测点数。当某台仪器计算的均

16、方相对误差大于设计总精度的2/3时，应对该仪器进行调试，使其达到要求或不在本测区使用。2、装置类型选择装置类型的选择应根据测区的地质条件和勘查任务而定，装置类型有中间梯度装置、联合剖面装置、偶极装置和对称四极测深装置。在实际工作中一般选用中间梯度装置和对称四极测深装置。 （1）、激电中梯 激电中梯分横向和纵向装置，当极化体的电阻率与围岩电阻率接近或为高阻时，应选用纵向中梯(横剖面)装置；当极化体的电阻率为低阻时，应选用横向中梯（纵剖面）装置。（2）、激电测深激电测深采用不等比对称四极装置。3、仪器参数的选择（1）、充、放电时间和供电周期的选择该系统发射机的供电制式为双向短脉冲制式，（2）、延时

17、的选择为减小电磁耦合效应对激电法的干扰，应尽量选择较长的延时，一般选为几百毫秒，当延时大于500ms时，电磁耦合效应对直流激电法的影响可忽略不计。同时，延时太大会降低观测精度。一般选择200-400ms。（3）、采样宽度 为提高观测精度, 采样宽度应适当大些,（4）、叠加次数 增加叠加次数,可提高观测精度和抗干扰能力,同时叠加次数多,生产效率低,所以,选择时应考虑以上因数。4、极距的选择（1）、激电中梯（1）、供电极距 供电极距的选择应结合地质任务在野外实地通过测深实验选择，在观测仪器检测能力容许的条件下，供电极距尽量的大一些，当供电极距增大到某一值时，异常减小，此时的供电极距为最大。（2）、

18、测量极距 测量极距mn一般应大ab,当围岩极化率不均匀或有地表干扰时，可选择较大的测量极距。（2）、激电测深（1）、电极排列方向的选择电极排列方向应视任务而定，当要研究极化体的产状时，电极排列方向应垂直于极化体的走向布极；当要确定极化体的走向长度时，应顺极化体走向布极；当极化体上方地形起伏较大时，电极排列方向应尽可能与地形等高线一致；当研究极化体的方向性时，可做十字测深。（2）、极距的选择 在模数为6.25cm的对数纸上，取0.8-1.2cm长且使其均匀分布，相应的段长作为供电极距。不等比装置的测量极距mn与供电极距ab的比，一般保持在1/3-1/30的范围；等比装置的测量极距mn与供电极距a

19、b的比，一般保持在1/3-1/10。通常采用如下表的测深极距。激电测深极距表ab/235915254065100mn/2111555520ab/21502303405007501000mn/22020202020205、供电电流为提高信噪比，要求有足够大的供电电流，即i。当工作地区的干扰比较小时， 值要求不小于0.5 mv;当工作地区有明显干扰时，值应为干扰信号幅值的三倍。对于中梯装置供电电极ab中点的测点而言，, i。6、测量要求（1）、准备工作（1）、组织学习时间域激发极化法技术规定和设计书的有关规定，使每一个参加野外工作的人员都了解总体任务，明确各自的职责及与本职工作有关的技术要求。（2

20、）、对仪器和其他技术准备进行全面系统的检查、调试和标定。（3）、对工作人员进行必要的专业训练和安全教育。（2）、供电站（1）、应尽量设置在靠近测线的观测段，对供电站设备应采取必要的防潮、防雨和防晒的措施。（2）、每天观测开始前，供电站操作员应进行以下操作a、发电机试车，观察其空载和有负载时的运转情况；b、检查仪器、装备和通讯工具的基本性能；c、检查各线路连接是否正确；d、检查导线是否漏电；e、粗略测量供电回路电阻，在确定电路接通和人员离开电极后进行试供电，选择合适的供电电压并调节平衡负载。f、核对各电极所在的电线号（3）、供电电极（1）、供电电极常采用并联接地方式，一般打成垂直于测线方向的一排

21、或几排。无穷远极常打成圆圈状；（2）、各电极间的距离应不小于电极入土深度的二倍；（(3）、电极的数量应使供电电流稳定；（(4）、当需要较大的供电电流时，应采取减小供电回路电阻的办法解决。(4)、测量电极（(1)）、埋设测量电极的接地电阻应小于15 k，电极坑内不得留有砾石和杂物；地表干燥时，应提前向坑内浇水；测点岩石裸露时，应填湿土。（(2)）、测量电极应避免埋设在流水、污水里或废石、沙堆上；应尽量减小两电极间的温差；（(3)）、在测量过程中，电极附近不得有人为扰动，严禁在接收机附近用对讲机通话；（(4）、当实际接地点无法埋设电极而需移动接地点位时，一般在测地误差容许范围内可以自由移动；当需要

22、移动较大距离时，可将两个测量电极垂直于测线作同方向、同距离移动，因此造成k值的改变在4%内时，可不改算k值。(5)、接收机重复观测（(1)）、在观测过程中发现有明显干扰现象难以保证最终结果的精度时；（(2)）、视极化率异常的突变点；（(3)）、仪器显示出超差的错误指示时；（(4)）、参与平均的一组视极化率值中，最大值与最小值之差与其平均值之比应小于；在需要用均方误差衡量观测质量的地段，最大值与最小值之差应小于（,分别为设计观测均方相对误差与均方误差；为参与平均的观测次数）。（(5)）、误差过大的观测数据可不参与计算平均值，但舍去的次数应少于总观测次数的三分之一；若超限的观测数据过多，应停止观测

23、进行检查和处理。（(6)）、在观测中发现有漏电存在时，应立即排除，并根据漏电点的位置等因数分析漏电对已有观测结果的影响。应在漏电排除后逐点返回重新观测，直到有连续三个点的结果符合要求时为止。（(7)）、当外部影响不严重时，可适当增加重复观测次数；当严重影响观测数据而又无法避免时，应停止观测。(6)、安全操作（(1)）、在使用仪器设备时，必须遵守有关规程和时间域激发极化法技术规定的要求，汽油必须妥善保管；（(2)）、所有野外工作人员，必须有安全用电和触电后急救的常识，电源和发送机必须有绝缘设备；（(3)）、开工前，必须在确信供电回路、电极接地均正常并布极人员离开裸露导线和供电电极时方可供电；在未

24、确认停止供电时不得触摸电极。在发电机停车后方可通知收线和移动电极；（(4)）、雷雨时不得进行野外工作。7、质量检查系统质量检查应根据生产情况安排在整个野外工作过程中。在时间和地段上都要有一定的代表性。应由与原始观测不同的操作者在不同的日期进行。对解释推断、检查验证有意义的地段，必须进行质量检查。系统检查的工作量应占总工作量的3%-5%。当不能对质量做出肯定的评价时，应增加检查工作量，但增至总工作量的20%时，而质量仍不符合要求时，则相应范围内的原始观测资料应作废品处理。对面积性工作，如各区段的观测条件差异较大时，应分区评价。对测深点的检查应对原始观测的所有极距都做检查测量。系统检查按下式计算观

25、测误差。(1)、视极化率的均方相对误差计算公式为： 式中：为第点原始观测数据； 为第点检查观测数据； 为与的平均值； 为参加统计计算的测点数。在低极化率（3%）的背景地段，可改用均方误差来评价。计算公式为： 当均方相对误差小于4%（均方误差0.12）时，观测精度为a级；当均方相对误差小于7%大于4%（均方误差0.12-0.21）时，观测精度为b级。(2)、视电阻率的均方相对误差计算公式为： 式中：为第点原始观测数据； 为第点检查观测数据； 为与的平均值； 为参加统计计算的测点数。规定有位均方相对误差小于7%（无位均方相对误差小于4%）时，观测精度为a级；有位均方相对误差大于7%而小于12%（无

26、位均方相对误差大于4%而小于7%）时，观测精度为b级。各受检点的值（或值）及值的分布应满足如下要求：（(1)）、超过设计均方相对误差（或均方误差）的测点数应不大于受检点总数的三分之一；（(2)）、超过二倍设计均方相对误差（或均方误差）的测点数应不大于受检点总数的百分之五；（(3)）、超过三倍设计均方相对误差（或均方误差）的测点数应不大于受检点总数的百分之一；规定有位均方相对误差小于7%（无位均方相对误差小于4%）时，观测精度为a级；有位均方相对误差大于7%而小于12%（无位均方相对误差大于4%而小于7%）时，观测精度为b级。8、物性测量(1)、标本采集测区出露的各类岩石均应采集物性标本，每类岩

27、石的标本数均应大于30块，异常和矿化蚀变地段，凡能采到新鲜岩石的地方，均应采集标本，进行电性参数的测定工作。标本形状尽量接近正方形，体积大于150cm3。(2)、电性参数测定方法电性参数测定采用物性架法，使用wdyx-1岩样测试信号源作为供电电源，用wdjs-2接收机测定视极化率并计算视电阻率强。具体测定方法见时间域激发极化法技术规定。（三）、室内工作1、数据回放发射机电流数据及接收机的观测数据用重庆奔腾数控技术研究所的随机软件btrc2004v5.20进行传输。2、电阻率计算电阻率的计算采用激发极化法电阻率计算程序进行。（四）、资料整理、图件绘制及成果1、原始记录的检查2、观测结果整理3、图件编绘及成果图件是表达工作成果的主要手段之一，必须正确、全面地反映成果。正式图件的编绘必须在观测数