大功率激电测深工作方法

1、江西省地质矿产勘查开发局物化探大队物探八院江西省地质矿产勘查开发局物化探大队物探八院工作方法（三）工作方法（三） 激电中梯、激电测深激电中梯、激电测深 （中梯、对称四极装置）（中梯、对称四极装置）江西省地质矿产勘查开发局物化探大队物探八院江西省地质矿产勘查开发局物化探大队物探八院目目 录录第一章 基本原理.6第一节 直流激发极化法勘探原理及应用条件.7一、直流激发极化法的基本原理.7二、(视)电阻率和(视)激化率的概念.9（一）视电阻率（s）.9（二）岩（矿）石的导电性特征.10（三）视激化率（s）.11三、影响（视）电阻率、（视）极化率数值大小的主要因素.12（一）影响视电阻率（s）的主要因

2、素.12（二）影响视激化率（s）的主要因素.13第二节 直流激电工作装置示意图.14一、直流激电工作装置概述.14二、激电测深装置.15三、激电中间梯度装置(AMNB).16第二章 仪器设备.18第一节 仪器设计基本原理.18一、发送机.19二、接收机.20第三节 主要技术指标.20一、仪器的基本要求.20二、技术规程对仪器的要求.21（一）仪器的技术指标.21（二）导线与线架的技术指标.21（三）电极的技术指标.21三、大功率激电测量系统.22（一）DJF10-1A 发送机.22（二）DJS-8 接收机.23第四节 仪器的维护与保养.25一、大功率激电测量系统接收机.25（一）仪器故障检查诊

3、断.25（二）仪器保养.26二、发送机可能产生的故障及简单维修.26第三章 工作技术规范规程要点.27第一节 常用的规范、规程.27一、电法类.27二、测量类.27第二节 装置要求.28一、激电测深.28二、激电中梯.29第三节 采集信号要求.31一、激电测深.32二、激电中梯.34第四节 精度要求.35第四章 野外工作流程.38第一节 工作流程图.38第二节 生产准备阶段.39一、设备及人员配置.39二、设备及人员安排.39三、技术储备.40第三节 仪器检测和技术试验.41一、仪器性能检查.41二、技术方法试验.42（一）激电测深.43（二）激电中梯.43第四节 测网布设及测地工作.43一、

4、激电测深.43二、激电中梯.44第五节 装置类型.46一、激电测深装置.46二、中间梯度装置.46第六节 仪器参数和测量要求.47一、仪器参数设置.47二、测量要求.47第七节 原始数据采集.49第八节 资料预处理及基本图件制作.50一、资料预处理.50二、基本图件制作.52（一）应提交的图件.52（二）成果图件的技术说明.52（三）几种主要成果图件的具体要求.52第五章 质量检查.55第一节 观测精度检查.55第二节 异常检查.57一、观测误差造成的假异常.57二、客观存在的异常.58（一）地质观察研究.58（二）综合剖面.58（三）物性测定.59第六章 资料整理与工作总结报告编写.60第一

5、节 资料整理.60第二节 工作总结报告编写.60一、名称.60二、编写内容.60第三节 资料验收清单.627第一章第一章 基本原理基本原理电法勘探是地球物理勘探的主要方法之一，它是以地下岩（矿）石的电性或电磁性质差异为基础的，利用直流或交流电（磁）场来研究地质结构和寻找有用矿产的一种物理勘探方法，简称电法。电法勘探所利用的岩石和矿石的电磁学性质主要有四种：导电性，电化学性质，寻磁性和介电性质。只要岩（矿）石与周围岩石在电磁学性质上存在着差异，就能使电磁场（天然的或人工的）分布规律发生变化。在实际工作中，通过对电磁场的观测和研究，确定岩石和矿体在地下存在的形态（大小、形状、埋深等）及电性参数值，

6、以达到解决地质问题的目的。由于电法勘探的物质基础是岩（矿）石的电学和电磁学性质之差异，其物性参数繁多，场源性质亦不同，加上观测参数（电阻率、极化率、电场、磁场等）的改变，因此电法种类很多，一般按照场源性质和方法原理进行分类，分为直流电法、激发极化法和电磁法三大类。每类又分为许多方法，其主要如表1-1。表表1-11-1 电法分类表电法分类表8第一节第一节 直流激发极化法勘探原理及应用条件直流激发极化法勘探原理及应用条件一、直流激发极化法的基本原理一、直流激发极化法的基本原理向地下供直流电时，在供电电流不变的性况下，地面两个测量电极间的电位差却随时间而有所变化（一般是变大），并在相当长时间后（几分

7、钟）趋于某一稳定的饱和值。断电后，测量电极间仍存在一随时间而减小的微小电位差，并在相当长的时间后（几分钟）衰减趋于零。这种在充电和放电过程中产生随时间而变化的附加电场的现象，称为“激发极化效应”。这种变化的附加电场，称为“激发极化场”，简称“二次场”。（如图1-1）。 图图 1-11-1 激电效应外在表现示意图激电效应外在表现示意图9刚接通供电电流的瞬间，在测量电极间建立的电位差不包含激发极化效应，它只与岩石的电阻率以及观测装置、供电电流有关，称为“一次场电位差”V1，一次场也就是外加的人工电场。供电一段时间后电位差，除上述一次电位差而外，还包含了激发极化效应，称之为“极化场电位差”V，它是一

8、次场电位差（V1）及一次场电位差（V2）之和，即：V（t）=V1+V2（t）。（如图 1-2）。图图 1-21-2 激发极化特性曲线图激发极化特性曲线图激发极化效应产生的原因很多，也存在多种假说，电子导体和离子导体的激发极化产生的原因也不相同。下面以超电压假说为例，简要说明电子导电矿物激发极化场产生的原因，如图 1-3 所示。（a）未供电；（b）充电；（c）放电图图 1-31-3 超电压假说电子导体激发极化效应机理示意图超电压假说电子导体激发极化效应机理示意图超电压假说认为，电子导体的激发激化效应主要是由于电极极化而产生的。10a、未通电时，含有金属导电矿物的岩石与围岩水溶液接触时，往往在矿物

9、与溶液的接触面上形成均匀分布的偶电层图（图 1-3a）。b、电子导电矿物位于人工电场中时，电场将使导体内部电荷重新分布，其自由电子将沿电场反方向移动，在电流流入导体一端聚集，成所谓“阴极”，而正电荷则在电流流出端聚集形成所谓“阳极”。对于这一过程，我们称其为电子导体的电极极化图（图 1-3b）。c、断开供电线路之后图（图 1-3c），一次电场即随之马上消失，从而在地下岩石中还有电场存在，即二次电场。如果此时将测量电极 M 置于地面上，即可观测到一个随时间衰减的二次电位差。激发极化法（简称激电法）就是通过研究地下岩矿石的激发极化效应，来解决找矿和其他地质问题的一种电法勘探方法。生产中用两根 A、

10、B 电极向地下供具有一定脉宽的连续正负方波信号时，大地下的岩体受极化，在刚接通 AB 电极的瞬时，形成一次电场 V1，供电持续一定时间之后，还可产生由地下介质的激发极化特性而产生的二次场的电位差V2，此时的地下电场是一次场与二次场之和。断电后该地质体开始放电，由于充电达到饱和时的 V2 值和断电瞬时的 V2 值相等，因此，用 MN 接收电极接收，可测得二次场电位 V2。根据二次场 V2 的幅度大小和衰减快慢，可判断异常的性质。直流激发极化法就是根据测得的一次电位计算电阻率，根据测得的二次电位计算激化率的。二、二、( (视视) )电阻率和电阻率和( (视视) )激化率的概念激化率的概念（一）视电

11、阻率（一）视电阻率（ss）物理学中，一段导体的电阻（R）与沿电流方向的长度 L 成正比，与垂直于电流方向的横截面积 S 成反比：11，（1-1）SLRSLR式中：L导体的长度（米）；S垂直于电流方向的横截面积（厘米2）；导体的电阻率(欧姆厘米2/米)；R导体的电阻（欧姆）。式中的比例系数 （电阻率）表示了该物质的导电性能。在电法勘探中导体为地壳，可借用上面公式（1-1），则电阻 R 单位仍为欧姆（），而横截面积 S 单位为米 2（m2），导体长度 L 单位为米（m）,所以电阻率单位改为欧姆米（m）。即电法中导体电阻率定义为：对边各为 1 米的正方体岩（矿）石，垂直于一对横截面通电时所产生电阻的

12、大小。由此可见，电法勘探所描述的电阻率是表示岩（矿）石导电性能的物理量。电阻率小表示岩（矿）石导电性能好，电阻率大表示岩（矿）石导电性能差。即：电阻率的大小表示岩石或矿石的导电的难易程度。（二）岩（矿）石的导电性特征（二）岩（矿）石的导电性特征1、大部分金属硫化物、部分金属氧化物及石墨属于良导电性矿物，电阻率低，大部分重要的造岩矿物都呈现劣导电性，电阻率很高；2、岩浆岩、变质岩和化学沉积岩电阻率值均较高；沉积岩中的碎屑岩类电阻率值均较低。3、同类矿物、矿石和岩石的电阻率有一定的变化范围。（表 1-2、表 1-3）。表表 1-21-2 矿物电阻率表矿物电阻率表10-610-3（m）10-31（m

13、）1103（m）103106（m）106（m）斑铜矿毒砂辉锑矿赤铁矿角闪石石墨方铅矿辉铋矿钛铁矿石英12铜兰赤铁矿黑钨矿辰砂长石磁铁矿赤铜矿赤铁矿褐铁矿云母磁黄铁矿白铁矿锡石蛇纹石辉石辉钼矿软锰矿闪锌矿方解石黄铁矿菱铁矿铬铁矿石榴石辉铜矿铬铁矿黄铜矿表表 1-21-2 岩石电阻率表岩石电阻率表沉积岩岩浆岩变质岩岩石名称电阻率（m）岩石名称电阻率（m）岩石名称电阻率（m）泥岩10102花岗岩102105泥质板岩10103粉砂岩10102正长岩102105结晶片岩102104砂岩10103闪长岩102105大 理 岩102105泥页岩102103辉绿石102105片 麻 岩102104石灰岩102

14、104玄武岩102105石 英 岩102105辉长岩102105电法勘探的物质基础是岩、矿石具有电性差异，对于电阻率法就是利用岩（矿）石电阻率的差异。野外通常采用四极装置测定。当地下电场控制的范围内仅存在一种岩石，并且它的导电情况是均匀各向同性时，获得的电阻率值可视为岩石的真电阻率 。若电极不是布置在一种岩石上，或虽布置在一种岩石上，但电流分布的范围已涉及到不同电阻率的岩石时（实际情况基本如此），仍按在均匀岩石中测定电阻率的方法，获得的电阻率就不是某一种岩石的真电阻率，而是各种岩石电阻率的综合反映，称为“视电阻率”，用符号“s”表示，单位仍为姆米（m）。（三）视激化率（三）视激化率（ss）在相

15、当大的范围内改变供电电流，二次电位差都与极化场电位差成正比，13而没有非线性和正、反向极化的差异，也即：V2=V。比例系数 表征了岩石的激发极化性质，称之为“极化率”，通常用百分数表示。于是V2=V 改写为：.（1-2）%1002VV式中：V 是达到饱和值的极化场电位差，V2 是断电瞬间（没有延迟时间）的二次场电位差。因此，极化率（）的物理意义是：岩石在外电场的激发下，二次场与极化场的比值。它表征了岩石的激发极化性质。当地下存在两种或多种极化率不同的岩石时，比值V2/V 是在供电电流分布明显范围内，各种岩石极化率的综合反映，称为“视极化率”s，即：（1-3）%1002VVS公式形式和式中参数意

16、义与公式（1-2）相同。应当指出，在野外实际测量中，V2 的观测都是有延时的（200ms 等，仪器可设）。V2（200ms）较V2（0ms）已有一定程度的衰减，计算出的实测s 值与理论值间将差一个系数。但如果整个工区各点的观测都采用相同的延时，则此系数各点相同，观测得到的 s 异常形态不变。如果测物性也用同样的延时，则视极化率 s 与地下岩矿真极化率 i 的关系也是统一的。同理，在采用短脉冲供电或测量V2（t）衰减曲线对时间的积分时，只要所有观测都采用相同的测量系统，则结果仍是统一的。因此，野外生产中，同一测区观测参数要统一。三、影响（视）电阻率、（视）极化率数值大小的主要因素三、影响（视）电

17、阻率、（视）极化率数值大小的主要因素（一）影响视电阻率（一）影响视电阻率（ss）的主要因素）的主要因素影响岩石和矿石电阻率的因素可划分为两类：一类是对于金属矿物它们是14靠金属矿物中的自由电子导电的，称为电子导体；另一类对于岩石，它们是靠其空隙中水溶液的离子导电的，称为离子导体。1 1、岩、矿石本身（内因）、岩、矿石本身（内因）（1）岩、矿石本身电性。（2）矿物成分不同。矿物是组成岩石的基本单位，每种岩石或矿石都是由许多种矿物组成的，而矿石中金属矿物的含量往往较岩石要大的多，这就是造成岩石与矿石间电阻率差异的根本原因。岩矿石中含导电矿物越多其电阻率越低。（3）组成矿物颗粒结构。当导电矿物呈致密

18、块状或细脉相连时，则便于电流流通，其电阻率就小，反之当导电性矿物呈浸染状分布时，由于导电性矿物被不导电性矿物隔开，其电阻率就高。另外，当导电性矿物呈细脉或片状定向排列时，如电流方向平行细脉方向，电阻率则小，电流方向与细脉垂直时，电阻率则大。岩（矿）石电阻率随通电方向而变化的这种性质，称为导电介质的“各向异性”,如果岩（矿）石电阻率不随通电方向变化而变化，则称“各向同性”。金属矿产普查及勘探中，岩石中良导矿物的含量及结构是主要影响因素。（4）岩、矿石湿度及水溶液性质。组成岩石的造岩矿物，属劣导电矿物。尽管组成岩石的矿物电阻率很高，但是由于离子导电的结果还是能导电的，其导电程度的好坏随岩石的湿度及

19、空隙中含盐水溶液的浓度而变化。岩石湿度及含盐水溶液浓度越大，电阻率越低。水文、工程地质调查以及沉积区构造普查及勘探中，岩石的孔隙度，含水饱和度及矿化度等成了决定性因素。（5）岩、矿石的温度、压力。温度升高时，一方面岩石中的水溶液的粘滞性减小，使溶液中离子的活动能力增强；另一方面又使溶液的溶解度增加，矿化度提高；所以岩石的电阻率通常随温度的升高而下降。地下岩石在受力的过15程中，随着所受挤压力的增加，岩石孔隙度变小，电阻率增大。在地下深处高温高压作用下，岩石中结晶水脱出，电阻率会下降。地热研究、地震地质及深部地质构造研究中，温度和地应力的变化却是应考虑的主要因素。2 2、观测装置及外部环境（外因

20、）、观测装置及外部环境（外因）（1）不均匀体的电性、大小和产状的不同。（2）电极位置不同。（3）供电电极距大小不同。（4）MN电极处的电阻率有变化。（5）地形起伏变化。（二）影响视激化率（二）影响视激化率（ss）的主要因素）的主要因素1 1、岩、矿石本身（内因）、岩、矿石本身（内因）（1）岩、矿石本身极化率高低。（2）电子导体含量。（3）电子导体矿物的形态与分布状况。（4）电子导体成分。（5）离子通道大小和形状。2 2、观测装置及外部环境（外因）、观测装置及外部环境（外因）（1）装置形式和装置相对极化体的位置。（2）极化体埋藏深浅、规模和产状。（3）地形影响小，地表岩石电阻率的局部不均匀无影响

21、（而视电阻率则相反）。当所有岩石极化率都一致时，纯地形不会引起s的假异常，s。当起伏地形下有极化体存在时，地形只使极化体产生的s异常畸变，而不致消失。16第二节第二节 直流激电工作装置示意图直流激电工作装置示意图一、直流激电工作装置概述一、直流激电工作装置概述直流电法中工作装置主要分为电测深、剖面和中间梯度三大类。根据电极组合和排列形式的不同又有许多变种，其中四极装置是其最基本的装置形式。实际生产通常采用四极装置（其它装置是四极装置的变种）测量大地电阻率和极化率的。通过两个电极A(+I)及B(-I)向大地发射电流，建立人工电场，由电法仪器测出另外两个电极M、N间的电位差及供电回路电流I，量取A

22、M、AN、BM、BN之间的距离，经过测量和计算可获得在电场控制范围内岩石的极化率和电阻率。如图1-4所示。图图1-41-4 四极装置示意图四极装置示意图根据公式（1-1）电阻率的定义，电法中的视电阻率计算公式为： （1-4）IVKs式中，I为通过A、B极向大地发射的电流值，单位为安倍（A）；V为M、N极间观测的电位差，单位为伏特(V)；k为几何因素，与野外观测的几何排列有关，称为“装置系数”或“布极常数”，单位为米(m)。根据电位公式（电位叠加原理）可以直接写出地面任意两点M及N的电位： (1-5)11(2BMAMIVM (1-6)11(2BNANIVN式中AM、BM、AN、BN分别为点电源A

23、和B到M和N点的距离。于是可求出M、N17两点的电位差： (1-7)1111(2BNBMANAMIVMN根据上式可以得到测定电阻率的公式如下： (1-8)IKIBNBMANAMVVMNMN11111其中 (1-9)BNBMANAMK11112二、激电测深装置二、激电测深装置电测深法是以地下岩（矿）石的电性差异为基础，人工建立地下稳定直流电场或脉动电场，通过逐次加大供电（或发送）与测量（或接收）电极极距，观测与研究同一测点下垂直方向不同深度范围岩（矿）层电阻率的变化规律以查明矿产资源或解决与深度有关的各类地质问题的一组直流电法勘查方法。生产中，保持观测点不动，而不断改变电极距进行多次观测。随着供

24、电电极距AB的增大，电流分布的范围加深变广，s与s值就反映了该测点周围更深更广范围内电性不均匀的情况。电测深最适于在水平成层的地电断面情况下，探测岩层电阻率随深度的变化情况，因此称之为“电测深”或“垂向电测”。此时如果工作充分，就能够定量地求出标志层的埋深和某些电性层的厚度和埋藏深度。电测深装置有多种排列方式，如：对称四极测深、三极测深、偶极测深等，常被采用的是对称四极测深。对称四极测深装置（AMNB）18图图 1-51-5 对称四极测深装置简图对称四极测深装置简图如图1-5。在这种排列方式中MN对称地置于AB的中心两侧，原点O是它们的公共中心点。当保持中点O是固定的时候，测量的深度是通过增加

25、AB供电线长度来实现的。其装置系数 K 值计算公式： (1-10)2(2)2()2(22MNMNABK三、激电中间梯度装置三、激电中间梯度装置(A(AMNMNB)B)中间梯度（简称中梯）的供电电极 AB 是固定的，测量电极 MN 在 AB 中部1/32/3 的范围内沿测线逐点移动，观测相邻两点电位差VMN。此外，MN 极还可以在离开 AB 连线一定距离（AB/6 范围内）且与之平行的旁测线上进行观测（是一块正方形面积）。这种排列实用于观察所要探测的相对地表一定深度的电阻率变化（如图 1-6、1-7）。该装置又有纵向中梯（AB 垂直极化体走向）和横向中梯（AB 平行极化体走向）之分。图图 1 1

26、6 6 中间梯度装置中间梯度装置19图图 1 17 7 中间梯度装置简图中间梯度装置简图中梯装置中，每个测点的K值都不相同，主剖面与旁侧剖面的K值计算公式形式也不一样，比较复杂，在开展野外工作之前应事先计算好。根据 K 值的基本计算公式(19)：BNBMANAMK11112再利用中梯装置中电极 A、B、M、N 的相对几何坐标位置（图 18），推算出该装置 K 值的一般表达式(22)。图图 1 18 8 中间梯度装置电极几何位置示意图中间梯度装置电极几何位置示意图 (111)322322)2(2)2(21MN2yxABxAByxABxABK式中，x 为 MN 中点的横坐标位置，y 为 MN 中点

27、的纵坐标位置，坐标原点取在 AB 中点 O 处。当式中 y=0 时，便得到主测线上 K 值的计算公式（111）。20 (112)(2BNBMANAMMNBNBMANAMK第二章第二章 仪器设备仪器设备第一节第一节 仪器设计基本原理仪器设计基本原理大功率激电系统野外常用工作方式（四极装置）如图2-1所示。其中供电系统与测量系统（接收系统）的同步方式常用的有时钟同步、脉冲信号同步（上升延、下降沿）等，如图2-2所示。图图 2 21 1 大功率激电野外工作示意图大功率激电野外工作示意图21图图 2-22-2 DJF-2DJF-2 10kw10kw 发射机与发射机与 DJS-9DJS-9 接收机工作信

28、号同步方式示意图接收机工作信号同步方式示意图产地：中装集团重庆地质仪器厂。接收观测参数：N（点号）、M（剖面号）、VP（一次场电压）、M1M4（极化率）。大功率激电测量系统包括：接收机、时间域激电发送机、整流电源、模拟器和假负载。一、发送机一、发送机DJF10-1A 型 10kW 发送机(图 2-14)是将 DZ10-1A 10kW（图 2-15）整流电源输出的高压电源转换输出具有一定占空比和脉宽的供电方波电压，同时可显示并储存随时间变化的供电电流值。图图 2-32-3 DJF10-1ADJF10-1A 发送机发送机 图图 2-42-4 DZ10-1ADZ10-1A 整流电源整流电源仪器采用了

29、先进的大功率模块IGBT，具有体积小、发送功率大、时序精确、22功耗小、可靠性高、操作方便等优点。其发送电压高达 1000V，发送电流为 10A，因而特别适用于高阻地区或在 AB 大极距供电情况下的电法勘探，为加大野外勘探深度提供了有效的手段。采用大屏幕液晶，随时显示正供、负供、假负载及AB供电电流的平均值，有利于随时掌握发送机的工作状态。有时间设定，在开始工作后，可随时发送电流，每隔给定时间采集 IAB 值，并随同电流对应的时间一起自动存储到仪器中，工作结束后，可将存储在发送机的电流值通过仪器的串口传到计算机中，结合接收机测得的一次场 VP 值，可以计算出一条剖面各点的电阻率值。二、接收机二

30、、接收机DJS8 微机激电仪（图 2-5）是新一代直流电法仪器。它结合国际和我国西部大开发的实际情况，在传统的激电仪器基础上，增加了适用的技术含量，进一步的提高了仪器的抗干扰能力和数据处理的自动化程度，并利用有关的解释软件，对测量结果进行处理解释和成图，大大提高了解释效率。图 2-5 DJS8 微机激电仪面板图23第三节第三节 主要技术指标主要技术指标一、仪器的基本要求一、仪器的基本要求1、灵敏度高。仪器灵敏度越高，可测的UMN值越小。2、抗干扰能力强。要求对50Hz工业干扰信号和各种偶然干扰具有很强的抑制能力，以保证仪器的高灵敏度。3、稳定性高。野外用的仪器要求能够在相当大的温度和湿度变化范

31、围内保持性能稳定。4、输入阻抗高。要使在野外接地条件改变的情况下仪器仍能保持所需精度，仪器应具有较高的输入阻抗。二、技术规程对仪器的要求二、技术规程对仪器的要求电阻率测深法技术规程与时间域激发极化法技术规程均对常用的直均对常用的直流电法仪器和辅助设备提出如下要求：（一）仪器的技术指标（一）仪器的技术指标电测深法常用接收仪器的一般技术标准应达到表 2-1 所列技术指标。交流大电机供电，必须配置响应的调压，整流与平衡负载装置，供电电流应足够稳定。在数分钟内其变化值不应超过3%；发电机外壳对地绝缘电阻应大于10M，其他技术性能应符合出厂规定。（二）导线与线架的技术指标（二）导线与线架的技术指标导线应

32、为抗拉力强、导电良好、绝缘性高、耐磨损的被复线或矿线；供电导线电阻应小于17/km,耐压强度不应小于1000V/5A；供电与测量导线的断力不应小于500N；供电导线与地绝缘电阻应不小于2M/km，测量导线对地绝缘电阻应不小于5M/km；线架应轻便坚固，转动灵活，与导线的绝缘性能同导线对地绝缘电阻。24（三）电极的技术指标（三）电极的技术指标供电电极为铝箔片状电极或金属棒状电极，金属棒状电极由60100cm，直径1.62.2cm的圆钢制成；测量电极组必须同质同规格，常采用铜电极、高碳钢电极或不极化电极，铜电极长6080cm，直径1.62.2cm；不极化电极有瓷罐式、塑料管式及甲电池式，其技术指标

33、：电化学性稳定，极差变化小于0.01mV/5min；电极表面清洁、无锈无冰渣；固定接线坚固，导通良好。表表 2-12-1 仪器一般技术指标一览表仪器一般技术指标一览表三、大功率激电测量系统三、大功率激电测量系统（一）（一）DJF10-1ADJF10-1A 发送机发送机输入电压：220V、50HZ 交流电（用市电或发电机）。输出电压：50V、100V、200V、300V、500V、700V、1000V。节拍选择：T=164 秒。最大输出功率：10kW。输出电流：0.1A10A。25电压纹波系数：5%。供电电流指示精度：1%。仪器工作电源：220V 交流。仪器功耗：100mA 、1W。仪器使用环境

34、条件：-10+45，相对湿度小于 93%。存贮温度：-40+60，湿度 90%RH（+40）。AB 接地电阻：5(50V/10A)。带供电极性指示和直流电压指示。过流保护：电流大于 10A 时保护。发送机外形尺寸：60cm41cm34cm。发送机重量：10Kg。输出波形：（如图 2-6）图图 2-62-6 DJF10-1ADJF10-1A 发送机输出波形发送机输出波形（二）（二）DJS-8DJS-8 接收机接收机测量电压最大值2.5V。测量电压分辨率 0.01mV。测量电压精度1%1 个字(10mV 时),0.2 mV1 个字(3mV10mV 时)。仪器启动一次可同时测量Vp和Ms值，其宽度之

35、比为1：2：4：8。(注：Vp为一次场电位。Ms为四个不同延时的极化率，其中M1的取样宽度可设（取样时间26最小为20mS），M1M4取样宽度的关系为M1：M2：M3：M4=1：2：3：4。基本宽度为20ms：40ms：80ms：160ms。M1+ M2+M3+M4的取样宽度之和必须小于供电方波宽度。M1、M2、M3、M4宽度是可变的，是以1、2、4和8四种倍率来变化，相应的宽度如图2-7、表2-2所示。)图图 2-72-7 DJS-9DJS-9 接收机采样示意图接收机采样示意图表表 2-22-2 M1M1M4M4 取样宽度的关系取样宽度的关系仪器电流精度1%1 个字。供电周期 160 秒任选

36、。占空比：与发射信号相对应。极化率测量 Ms3%时，为0.3%1 个字;Ms3%时,为2%1 个字。重复测量次数 110 次任选。延迟时间 100ms1000ms 可任意设置，最小为 100ms，以上任意选如120ms，150ms，200ms 等。（图 2-6 所示的 td）对 50Hz 工频压制优于 60dB。27输入阻抗50M(5M)。自然电位补偿范围：1000mV。数据存储容量 128KB。整机工作温度-10+50。第四节第四节 仪器的维护与保养仪器的维护与保养一、大功率激电测量系统接收机一、大功率激电测量系统接收机（一）仪器故障检查诊断（一）仪器故障检查诊断如果仪器发生故障可利用本机的

37、诊断程序检查：1、首先检查电池电压，按辅助键，选择1电池测量，显示BAT9.6V为正常，如果出现忽大忽小或有时不显示，很可能是电池接触不良，也可能是电池盒引线松动。2、测量电池电压正常，但测量其他参数不准确或差异很大，故障出现在A/D转换之前可检查各运算放大器、滤波器及D/A转换情况。3、是否提供各级静态工作点，各控制信号。4、如果发送机部分不工作，检查控制信号是否正常，快速熔断器是否断，VMOS管是否坏。5、供电电流大于5A，显示！电流大于5A，继续测量是、否。6、发生过流保护时，显示！过流中断保护，请关机检查。重新测量时，需要关机一次，并将高压断掉，经检查排除故障后，再开机。7、测量电池电

38、压正常，但测量其他参数不准确，或差异很大，检查M、N电极是否接地良好及不极化电极中的硫酸铜溶液是否饱和。8、如果供电部分不正常，检查A、B是否短路（因本机有过流保护功能，一旦发生过流，只有关机后，再开机方能重新供电），保险管是否已断或接触不28良，IGBT管是否已坏。可测IGBT管C、E两极是否被击穿、短路，或按测量键，用万用表检测G、E两极应大于+10V正方波输出。如有10V输出，说明供电脉冲正常，可能是IGBT管有问题。9、串行口RS232不能通讯，检查通讯电缆是否断线，通讯口连接与设定是否一致。电缆连接方式：七芯快速插头12计算机RS232九芯插头253310、检查CPU板各控制信号是否

39、正常送出。11、观察是否有震松的器件或插头。12、因为本仪器全部采用CMOS器件，故使用电烙铁必须良好接地或用余热焊接。13、如整机开机不工作，检查电源线是否脱落。总之，在发生故障时，首先检查各连接环节（比如电极与大地，电极与仪器，直流高压电源与仪器等）是否良好，然后按上面的步骤检查仪器。（二）仪器保养（二）仪器保养1、每次工作后，应将电池取出，防止漏液。还应用脱脂棉蘸少许水将仪器显示窗、面板、直流高压线、外壳擦拭干净，严禁用有机溶剂（如酒精等）擦拭。2、仪器不应长期存放在潮湿或有腐蚀性气体的环境中。3、严禁将仪器工作或存放在-20以下的温度环境中。二、发送机可能产生的故障及简单维修二、发送机

40、可能产生的故障及简单维修1、现象：过流指示灯亮，供电停止。29故障：供电电流过大或AB极短路。排除：关掉DZ10-1A 10kW整流电源开关后待电压降至安全值后检查AB接地电阻，如不是AB短路，应降低供电电压。2、现象：发送机过压指示灯亮，供电停止。故障：220V电源电压过低。排除：关掉高压电源，满足220V电源要求或更换新电池。3、现象：发送机工作指示正常，却无高压输出，无极性显示。故障及排除：断高压待直流电压指示到安全电压值后检查各保险丝是否熔断，高压输出插头是否接好。4、现象：开高压电源开关时保险丝熔断，换保险丝，降低电压后也如此。故障：大功率三极管损坏。排除：关高压、关发送机电源，打开

41、发送机箱壳，用万用表量大功率三极管1、3脚，2、3脚间电阻，当阻值小于100时，该大功率三极管损坏，应换之。5、现象：按发送机启动键，保险丝熔断，换之也如此。故障及排除：关机后检查 AB 接地电阻，判断不可能由过流引起时，可能大功率三极管损坏。第三章第三章 工作技术规范规程要点工作技术规范规程要点第一节第一节 常用的规范、规程常用的规范、规程一、电法类一、电法类1、电阻率剖面法技术规程（DZ/T0073-93）。2、电阻率测深法技术规程（DZ/T0072-93）。3、时间域激发极化法技术规定（DZ/T0070-93）等。30二、测量类二、测量类1、全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T183

42、14-2001）。2、物化探工程测量规范（DZ/T0153-95）。3、地质矿产勘查测量规范（GB/T18341-2001）。4、工程测量规范（GB50026-93）等。第二节第二节 装置要求装置要求一、激电测深一、激电测深每一种装置形式都有其自身特点、应用条件和局限性。对称四极供电电极各电极距在模数为6.25cm双对数坐标纸上沿AB/2轴应大致均匀分布，相邻电极距的比值在1.21.8（0.51.5cm）之间；测量电极距应以能获得完整的电测深曲线，满足解释推断的需要为原则。不等比装置的MN极距与相应AB距的比，一般保持在1/31/30的范围。等比装置的MN距与AB距的比宜为1/31/10。最小

43、供电电极距应能保证电测深曲线有明显的前支渐进线（某些特殊目的不受此限）；最大供电电极距应以能获得完整的电测深曲线，满足解释推断的需要为原则。通常，对称四极测深电极距的选择：1、供电电极距大小的标准以使电测深曲线首尾两端出现渐近线为原则，所以要求:(AB/2)minh1，(AB/2)max（520），（AB）n+1 1.5（AB）n。其中：h1为第一层的厚度，H为目标地质体的顶部埋深，n为AB极跑极的序次。2、测量电极MN的选择：1/3ABMN1/30AB。三极或联合测深中的“无穷远”极一般应位于MN的中垂线上，偏差不得大于5，其长度应大于最大供电电极距AO（或AO）的五倍；不能垂直布设时，应增

44、大其长度，一般可增至AO（或AO）的十倍。31表表3-13-1 激电测深极距表激电测深极距表AB/2AB/21.51.52.52.54 46.56.510101515252540400.50.50.50.50.50.50.50.50.50.52.52.52.52.52.52.52.52.52.52.51010MN/2MN/2AB/2AB/2656510010015015025025040040065065010001000150015002.52.51010101010101010MN/2MN/2505050505050505050505050AB/2AB/21.51.53 36 69 912

45、1215152020303045450.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.53 33 33 33 33 33 31515MN/2MN/2AB/2AB/29090150150200200300300450450600600750750150015003 315151515151515151515MN/2MN/250505050505050505050测区内的跑极方向很重要，要兼顾区内地质、地理等条件。电极距的排列方向，应使地形、构造和水平方向的各种电性不均匀畸变影响降到最低程度或最易分辨。同时，也应适当照顾通行、接地和施工方便。3、电极排列方向一般应满足下列要求：

46、a、同一测区的电测深点的电极排列方向应大体相同；b、有条件时，应尽可能与电测深剖面方向一致；c、地形坡度大时，可与地形等高线平行；d、倾斜或垂直分界面，可布成平行与垂直于界面两个方向；32e、地电断面沿水平方向变化时，应设计一定数量的十字电测深点。二、激电中梯二、激电中梯测线方向应尽量垂直于极化体的走向、地质构造方向或垂直于其他物化探异常的长轴方向。极化体走向有变化时，测线应垂直于其平均走向。极化体走向变化较大时，应分别布置垂直于走向的测线，进行面积性的工作。测线尽可能与已有勘探线或地质剖面重合。通过对比，可提高异常解释水平和成果的有效性。理论和实验研究表明,中梯装置的异常幅值不是随着供电电极

47、距的增加而无限增大的。在 AB 相对极化体的埋深不太大时,随着 AB 的加大异常值增加比较明显;当 AB 进一步增大时,对球体和低阻极化脉状体而言,异常将趋于某一饱和值。对高阻极化脉状体来说, 异常在某一 AB 极距将取得极大值,然后又逐渐减小。因此,AB 极距的选择不是越大越好,应根据工作地区的地电条件通过在已知矿上的试验来确定。在无已知矿的情况下,通常根据任务要求的一般勘查目标体深度,按以下关系确定。AB=(410)h式中：h 为极化体的顶端埋深。观测范围限于装置中部，范围控制在供电极距（AB）的三分之二内，旁测线距主测线最大距离不超过五分之一AB距，因此一次布AB极可完成多条测线的观测。

48、当测线过长，需移动一次AB极才能完成一条测线任务时，测线连接处观测23个重复点。测量电极MN（1/501/30）AB，宜为20m80m，通常为测点距的整倍数关系，具体可通过工区内现场极距试验确定。为避免供电对观测接收的电磁耦合，野外供电线放线时偏离接收段测线20m33以外。供电前、后做漏电检查，发现问题及时处理。极化率观测接收采取短导线方式，不极化电极采用极差很小且稳定性好的固体不激化电极，对测点浇盐水以保证接地良好。仪器每天做日检，观测前、后做漏电检查以确保观测质量可靠。观测时遇突变点、奇变点采取重复观测和回点观测，尽可能远离电磁干扰。A、B电极应采用能大幅改善接地条件的铜编织带、铜板、铝箔

49、板等，埋入地下0.31m深的土坑中，用盐水彻底浇透，尽可能减少接地电阻，保证供出足够大的电流。因供电电源属高压大电流，沿线和A、B电极处不但要有警示标志而且要有人不间断看守、巡视，保证人、畜安全。第三节第三节 采集信号要求采集信号要求时间域激发极化法供电方式有单向长脉宽和双向短脉宽两种。在普查和大部分详查区应采用双向短脉宽供电方式。研究异常或解决某些特定的问题时，也可采用长脉宽供电方式。一般情况下，二次场电位差与断电后的时间呈近于指数衰减。因此取短延时二次场电位差大，观测精度高。时间域激发极化法也存在电磁耦合干扰，其强度与-1、-1、L2的乘积成正比（为断电后计算s的时间，为均匀大地的电阻率，

50、L为供电电极与测量电极间的距离）。为了减小大地的电磁耦合影响，又能测得较大的极化电位差，在选择延时时需综合考虑上述因素的作用，以利突出异常。采样宽度适当大些有利于克服高频干扰，提高观测精度。但为研究放电特性时，采样宽度宜窄些。普查时采样块数可少些，研究衰减曲线时，采样块数可多些。增加迭加次数可以提高观测精度和抗干扰能力，但生产效率低。应在保证34观测精度的前提下，适当地选择迭加次数。工作中，全区应使用统一的时间参数，其包括供电时间、电流和电位差采样延迟时间及迭加次数，在保证观测数据可靠的前提下，应尽可能采用较小的供电时间和较少的迭加次数。最小读数U不得小于0.25mV,I不得小于2.5mA。观

51、测供电电流和电位差应读至三位有效数字，视电阻率s值应算至三位有效数字。一、激电测深一、激电测深1、采用非等比装置进行观测时，每变换一次测量电极距，必须在两个相邻供电电极距上同时测得两组测量电极距上的观测值。若此两组值引起曲线接头脱节位置反常、喇叭口、大交叉等变异现象超过4mm时，应连续在34个供电极距上用两组测量极距观测，并查明供电、测量电极附近的地表电性、地形及浅层地质构造情况，找出变异的原因。2、当曲线出现畸变时，在排除读数原因后，还应改变野外观测现场的工作条件，自检几组数据，当检查结果与原始观测一致时，应继续检查其相邻极距点或在相邻极距之间的加密极距点。3、正常条件下完整的电测深曲线标准

52、是：（1）曲线前支以能追索出第一层渐进线为宜；（2）当以“无穷大”电阻率值的电性层为底部电性标志层时，在反映该电性标志层呈45上升的曲线尾支渐进线上应有3个电极距的s值；（3）当以有限电阻率值电性层为底部电性标志层时，测深曲线尾应获得明显的渐进线，或反映该电性标志层上升（或下降）的拐点之后应有三个电极距的s值；（4）对新测区，应通过“控制电测深点”观察电测深曲线的尾支渐进线特点和最下部电性标志层的电阻率情况。354、供电极距AB/2500米后,所有读数应进行重复观测，重复观测应符合下列要求： （1）参加平均的一组视电阻率读数最大值与最小值之差相对于二者的算术平均值应满足公式（3-1）：（3-1

53、）nmssss2%100)(2minmaxminmax式中：n参加平均的s值个数（不含舍去数）；M设计的无位均方相对误差。（2）两次重复读数不能满足（3-1）式时，应增加观测次数；（3）重复观测应改变供电电流，改变量不限；（4）在一组重复观测数据中，误差过大的观测数据可以舍去，但必须少于总观测次数的1/3，超差读数较多时，应停止观测，舍弃的读数应在备注栏内注明原因；（5）重复观测数据中有效数据的算术平均值作为该测点最终的基本观测数据，记录在相应极距的下一行。5、在一个观测点上，更换仪器观测时，两台仪器的一致性应满足第四章第四节的规定，并在更换处同时或者检查观测两个连接极距，其误差应满足（4-1

54、）式。一个测深点当天不能观测完毕时，可第二天补测完整，补测时在接续处至少应重测两个极距，其相对误差根据公式（3-2）计算，误差应符合（4-1）式，如连接处超差应继续增加检查观测极距数，直至出现连续两个极距都满足要求时为止。（3-2）%1002sisisisii式中：与分别为第i个供电极距上同组MN的基本观测数据与系统检查sisi36观测数据。6、观测结果的质量检查在观测中遇到如下情况，必须进行不改变接地条件的重复读数。（1）重复观测时改变供电电流（2）自检观测（3）系统检查观测在重复观测数据中误差过大的观测数据可以舍去，但总体必须少于总观测次数的 1/3;重复观测数据中有效数据的算术平均值作为

55、该测点最终的基本观测数据，记录在相应极距的一行舍弃的读数在备注栏内注明原因。对电测深曲线上的畸变点。畸变线段以及基本观测质量有疑问测段。操作员须进行自我检查现测自检观测并将测量电极重新布设或改变供电电极的接地状况，且供电电流的改变量需大于 25%电测深的系统检查.须以一条完整的电测深曲线为单元检查一个测深点的全部极距。二、激电中梯二、激电中梯工作方式分为短导线工作方式和长导线工作方式两种。为工作方便和有较高的生产效率，通常采用短导线工作方式（干扰大的地区改用外控）工作。在干扰较小的地区，延时100ms，积分200 ms 时，U2一般要求大于0.3mV，在有明显干扰的地区，U2应根据干扰幅度适当

56、增大，一般要求U2值是干扰信号幅度的3倍。用衰减时找水时，U2值应适当增大，在干扰较小的地区，也应大于1mV。根据测区干扰，确定 U2 的最小值，其供电电流强度可用公式（3-3）估算：37 （3-3）SSABKUImin2式中：K装置系数；要求的二次场电位差最小值；min2U观测点的视极化率；s视电阻率。s当实际条件不能满足这一要求而又难以改善时，应提出可保证的最终观测精度，报请上级批准后方可施工；短导线工作方式直读视极化率，U2值可由s及U换算求得，最小读数的规定同上。观测供电电流强度、总场电位差和二次场电位差时，应尽量读取三位数字，直读视极化率时，应读取到小数后两位。第四节第四节 精度要求

57、精度要求设计时间域激发极化法工作的总精度时，主要依据下述两点：1、根据地质勘查的目的任务，应能够探测与分辨最小勘查对象产生的最弱异常的原则。一般设计的最大误差的绝对值，应小于任何有意义的异常的三分之一。2、根据仪器设备的技术性能，设计的总精度，不应超过现有仪器设备所能达到的精度。质量评价主要对视电阻率（s）和视极化率(s)两种参数进行误差统计,其总精度以均方相对误差(公式3-3)或均方误差(公式3-4)来衡量，可分级衡量，如表3-1所示。表3-1中无位差（无点位误差），是电位（U）、电流（I）的观测误差和其38他误差的叠加。其他是指电极极差变化、自然电位变化，仪器零点漂移等引起的误差。有位差（

58、有点位误差）是装置误差和无位误差的叠加。装置误差是测地误差和布极不准，引入装置系数（K）值的变化误差。表表3-13-1 质量评价分级衡量表质量评价分级衡量表视极化率S视电阻率S总均方相对误差 M参数 总误差级别总均方相对误差 M 3%S总均方误差 3%S有位差无位差A4%0.127%4%B7%0.2112%7%根据具体情况，以取得较好的地质效果和最大的经济效益，以解决地质问题为目的，选择某一观测精度或A、B之间的中等精度。也可以由设计者以解决地质问题为目的，分别确定不同的视极化率和视电阻率精度级别。总均方相对误差的计算公式为： （3-3）%100)(2121niiiAAAnM式中：2/ )(i

59、iAAAn参加统计计算的测点数；i测点序号（i=1，2，3，n）；Ai第i个测点的原始观测视电阻率或视极化率值；第 i 个测点的检查观测视电阻率或视极化率值。iA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： （3-4）niiin122)(式中：n参加统计计算的测点数；39i测点序号（i=1，2，3，n）；第i个测点的原始观测的视极化率；i第i个测点的检查观测的视极化率。i电测深设计总精度应考虑“异常”、“干扰”及“仪器”等三个方面，以均方相对误差衡量，并分为三级。影响总精度的因素很多，典型的有观测误差、布极不准、电极极差变化、自然电位变化、仪器零点飘移以及因湿度变化引起的表

60、层电阻率变化等。电测深点的平面位置应根据地形图、航空照片或测量仪器确定。其点位误差在工作比例尺的成果图上应不大于2mm；高程误差应满足：当勘查对象的最小埋深超过50m时，不得超过最小埋深的2%；当勘查对象的最小埋深不足50m时，其高程误差应小于1m。电测深电极接地点实测值与设计值之误差必须小于表3-2要求：表表3-23-2 电测深电极接地点实测值与设计值之误差控制表电测深电极接地点实测值与设计值之误差控制表精度级别AO或BOMO或NO方向偏差1%1%32%2%53%3%1040第四章第四章 野外工作流程野外工作流程野外带队员只有娴熟野外生产全过程，才能在具体生产管理中做到心有成竹，有理有据，得