双频激电及其数据处理PPT格式课件下载.ppt

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可控源部分可控源部分CSAMT可控源声频大地电磁TDEM，FDEM各种时域和频域电磁功能IP激发极化时间域和频率域,相位和谱IPResistivity各种电阻率功能（偶极法，斯伦贝谢法，或温纳法）天然源部分天然源部分MT，AMT远参考大地电磁网上下载的凤凰公司有关V8V8多功能电法仪的资料TheGDP-32IIisdesignedforhighqualitydataacquisitioninharshenvironments.Measurableparametersinclude:

ResistivityInducedPolarization（frequencyortimedomain）ComplexResistivity（CR）ControlledSourceAudioFrequencyMagnetotellurics（CSAMT）HarmonicCSAMT（HACSAMT）FrequencyDomainEM（FEM）TransientEM（TEM）NanoTEM（averyearlytimeTEMprogram）ContinuousNanoTEMNaturalSourceMTNaturalSourceAMT网上下载的Zonge公司有关GDP-32的资料v仪器尽量采用新技术，向两个方向发展：

（1）单方法仪器，

（2）电法综合站。

v没有方法原理的突破性进展。

v频率域的方法仍然是停留在“变频法”，虽然中还保留了“奇次谐波法”的功能。

频率域电法与时间域电法的等效性和差异现有的人工场源电法勘探方法现有的人工场源电法勘探方法频率域频率域变频法变频法变频法变频法相位激电法相位激电法相位激电法相位激电法复电阻率法复电阻率法复电阻率法复电阻率法频谱激电法频谱激电法频谱激电法频谱激电法双频激电法双频激电法双频激电法双频激电法时间域时间域直流激电法直流激电法直流激电法直流激电法双向短脉冲法双向短脉冲法双向短脉冲法双向短脉冲法时间域激电法时间域激电法时间域激电法时间域激电法频率测深频率测深频率测深频率测深可控源音频大地电磁可控源音频大地电磁可控源音频大地电磁可控源音频大地电磁法（法（法（法（CSAMT）CSAMT）（仪器如仪器如仪器如仪器如:

GDP-:

GDP-系列系列系列系列,V-V-系列系列系列系列）瞬变电磁法瞬变电磁法瞬变电磁法瞬变电磁法（TEMTEM）（过渡场法）（过渡场法）（过渡场法）（过渡场法）电阻率法电阻率法激电法电磁法频率域电法与时间域电法的等效性我们可以将众多的电法勘探方法归纳为两类：

频率域与时间域，无论哪一种方法，其测量装置与大地一起构成了一个系统。

一般情况下，地下电流密度很小、频率范围有限，故可看作线性时不变系统，在线性时不变系统中，频率域方法与时间域方法是等效的，二者之间可以相互严格转换。

接收机接收机接收机接收机发送机发送机AA发送机发送机发送机发送机BBMMNN输入输入输出输出输出输出系统系统AABB输入电流输入电流输出电位差输出电位差MMNN接收机接收机发送机发送机AA发送机发送机BBMMNN输入输入输出输出系统系统AABB输入输入输入输入输出输出输出输出MMNN接收机接收机接收机接收机发送机发送机AA发送机发送机发送机发送机BBMMNN输入输入输入输入输出输出输出输出tttt00tt11ttII输入电流输入电流输入电流输入电流tt00tt11V（t）V（t）输出电位差输出电位差输出电位差输出电位差IItt输入电流输入电流输入电流输入电流tt输出电位差输出电位差输出电位差输出电位差（a）（a）（b）（b）（c）（c）时间域时间域时间域时间域（c）（c）频率域频率域频率域频率域在金属矿勘探中激电法的特点：

在金属矿勘探中激电法的特点：

（1）电子导体才能产生明显激电异常;

（2）地形不产生假的激电异常;

激电异常主要是由金属矿或碳质产生，与电阻率法相比，激电异常的解要简单得多。

（3）时间域（直流）激电笨重、成本高，限制了其广泛应用。

岩矿石电化学反应与时间有关岩矿石电化学反应与时间有关v电化学反应需要时间电化学反应需要时间v供电时间越长，电化学反应越充分供电时间越长，电化学反应越充分v供电时间过短，电化学反应就来不及响应供电时间过短，电化学反应就来不及响应A矿体矿体BMN开关开关时间域激发极化法时间域激发极化法时间域激电是用脉冲电流激发，时间域激电是用脉冲电流激发，时间域激电是用脉冲电流激发，时间域激电是用脉冲电流激发，测量激电测量激电测量激电测量激电随时间随时间的变化特性。

的变化特性。

电流强度电流强度电流强度电流强度II时间时间ttII00tt00tt11电位差电位差电位差电位差VVVV11时间时间时间时间tttt11tt00VVIPIP（t）（t）TT“直流激电直流激电”与与“交流激电交流激电”“时间域激电时间域激电”与与“频率域激电频率域激电”电流电流电流电流强度强度强度强度电电电电位位位位差差差差时间时间时间时间tt测量激电随测量激电随时间时间变化特性的称为时间域激电。

变化特性的称为时间域激电。

电流电流电流电流强度强度强度强度时间时间时间时间tt时间时间时间时间tt测量激电随频率变化特性的称测量激电随频率变化特性的称为频率域激电。

为频率域激电。

因此，变频激电、双频激电、因此，变频激电、双频激电、复电阻率法、频谱激电等都属复电阻率法、频谱激电等都属于频率域激电。

于频率域激电。

电流脉冲宽度电流脉冲宽度T（即充电时间长度）（即充电时间长度）对极化强度的影响对极化强度的影响VV00电位差电位差电位差电位差VVVV00时间时间时间时间（tt）TT大，二次电位大大，二次电位大大，二次电位大大，二次电位大电位差电位差电位差电位差VVVV00VV00时间时间时间时间（tt）TT小，二次电位小小，二次电位小小，二次电位小小，二次电位小TTTT脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度（T）（T）二次电位差二次电位差二次电位差二次电位差VVIPIP二次电位大小与电流脉冲宽度的关系二次电位大小与电流脉冲宽度的关系脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度（T）（T）频率域与时间域的等效性频率域与时间域的等效性频率频率频率频率f（1/T）f（1/T）电位差电位差电位差电位差VV1/1/脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度（1/T）（1/T）二次电位差二次电位差二次电位差二次电位差VVIPIPVVIPIP时间域时间域时间域时间域时间域时间域时间域时间域频率域频率域频率域频率域二次电位差二次电位差二次电位差二次电位差VVIPIPttILIH低频低频低频低频电流电流电流电流高频高频高频高频电流电流电流电流TTTT分别供高频和低频两种电流：

分别供高频和低频两种电流：

低频电流的周期长低频电流的周期长低频电流的周期长低频电流的周期长,激电大；

激电大；

高频电流周期短，激电小，高频电流周期短，激电小，高频电流周期短，激电小，高频电流周期短，激电小，二者之差反映了激电的大小二者之差反映了激电的大小二者之差反映了激电的大小二者之差反映了激电的大小最早的频率域激电最早的频率域激电-变频法变频法（1950J.R.Wait：

VariableFrequencyMethods）IDDIGG变频法变频法（J.R.Wait：

VariableFrequencyMethods）频率频率频率频率ffVVIPIP的振幅频率特性的振幅频率特性的振幅频率特性的振幅频率特性ffDDffGG频率域时间域时间域激发极化法时间域激发极化法时间域激电是用脉冲电流激发，时间域激电是用脉冲电流激发，时间域激电是用脉冲电流激发，时间域激电是用脉冲电流激发，测量激电测量激电测量激电测量激电随时间随时间的变化特性。

电流强度电流强度电流强度电流强度II时间时间ttII00tt00tt11电位差电位差电位差电位差VVVV11时间时间时间时间tttt11tt00VVIPIP（t）（t）TT频率域电法与时间域电法的等效性在电阻率法和电化学方法中，按测量方式可分为时间域时间域和频率域频率域两种。

研究电效应研究电效应随时间变化规律的称为时间域电法，研究电随时间变化规律的称为时间域电法，研究电效应随频率变化规律的称为频率域电法。

效应随频率变化规律的称为频率域电法。

时间域电法的充放电时间特性本身就说明它必然存在频率依从关系，这也就是说，就方法原理而言，频率域电法与时间域电法是等效的。

频率域频率域IP与时间域与时间域IP的等效性的等效性频频率率域域IP与与时时间间域域IP的的物物理理实实质质是是一一样样的的，对对于于寻寻找找金金属属矿矿来来说说它它们们的能力是等效的。

的能力是等效的。

对对于于线线性性时时不不变变系系统统，在在理理论论上上二者是可以相互转换的。

二者是可以相互转换的。

在在实实际际条条件件下下，一一般般电电流流密密度度都都非非常常小小（小小于于0.01A/cm2），实实际际上上可可以以看看作作线线性性系系统统，如如果果能能测测量量到到相相当当完完整整的的时时间间响响应应和和频频率率响响应应，则则它它们在一定精度内也是可以相互转换的。

们在一定精度内也是可以相互转换的。

用用函函数数f（t）在在时时间间域域研研究究,或或是是用用函函数数在在频频率率域域研研究究，二二者者是是等等效效的的，含含有有的的激激发发极极化化信信息息，是是同同样样丰丰富富的的,谁谁也也不不比比谁谁更更加加优优越越。

一一个个函函数数可可以以转转换成另一个，转换后也不损失任何信息。

换成另一个，转换后也不损失任何信息。

时时间间域域与与频频率率域域的的等等效效性性原原理理，不不但但适适用用于于激激发发极极化化法法，也也适适用用于于其其它它研研究究时时间间（或或频频率率）过过程程的的电电法法勘勘探探，比比如如瞬瞬变变电电磁磁测测深深是是一一种种时时间间域域的的电电磁测深磁测深,而而CSAMTCSAMT则是一种频率测深，等等。

则是一种频率测深，等等。

从数学上证明时间域与频率域的等效性从数学上证明时间域与频率域的等效性从从数数学学的的观观点点来来看看，对对同同一一个个系系统统和和同同一一测测量量装装置置而而言言，充充电电时时的的极极化化总总场场也也好好，放放电电时时的的二二次次电电位位也也好好，它它们们都都是是时时间间t的的函函数数，不不妨妨统统一一写写作作f（t）（虽虽然然具具体的函数形式是不同的）。

体的函数形式是不同的）。

傅傅立立叶叶变变换换理理论论告告诉诉我我们们，任任何何满满足足傅傅氏氏积积分分定定理理的的函函数数f（t）在它的连续点处有：

在它的连续点处有：

（1.1.1）和和（1.1.2）（1.1.1）和和（1.1.2）称为傅里叶变换对，称为傅里叶变换对，式中为角频率。

式中为角频率。

从数学上证明频率域与时间域的等效性从数学上证明频率域与时间域的等效性值值得得注注意意的的是是，上上面面所所谈谈理理论论上上的的等等效效性性是是有有条条件件的的。

对对于于傅傅立立叶叶变变换换,是是指指时时间间t从从的的积积分分与与频频率率从从的的积积分分等等效效。

和和可可以通过积分互相变换以通过积分互相变换,而拉普拉斯变换而拉普拉斯变换,是指是指t从从与与s从从等等效效。

实实际际工工作作中中不不能能满满足这样的条件。

足这样的条件。

从数学上证明证明时间域与频率域的等效性从数学上证明证明时间域与频率域的等效性时时间间域域与与频频率率域域的的等等效效性性也也可可以以从从Cole-Cole模模型型得得到证实，到证实，Cole-Cole模型阻抗的频率域表达式为：

模型阻抗的频率域表达式为：

（1.1.5）（1.1.5）从从下下图图上上两两块块标标本本实实测测的的频频谱谱特特性性相相比比较较，可可知知用用Cole-ColeCole-Cole模型来描写激发极化现象，是非常接近的。

模型来描写激发极化现象，是非常接近的。

Cole-Cole模型证明时间域与频率域的等效性模型证明时间域与频率域的等效性两块标本的实测振幅谱两块标本的实测振幅谱、相位谱与实谱、虚谱、相位谱与实谱、虚谱（频谱）（频谱）Cole-Cole模型证明时间域与频率域的等效性模型证明时间域与频率域的等效性黑龙江某铜钼矿黑龙江某铜钼矿矿体赋存与中粗粒矿体赋存与中粗粒黑云母花岗岩基体两边的黑云母花岗岩基体两边的破碎变带内破碎变带内,图图1.3.1是该是该矿区矿区II号剖面。

激电观测号剖面。

激电观测采用中梯排列。

采用中梯排列。

AB=1000m,MN=40m,时时间域的间域的s最大为最大为11。

4%，频率域的，频率域的Fs最大约最大约5%，虽然二者数值不同，但，虽然二者数值不同，但两条曲线形态一致，都很两条曲线形态一致，都很好地反映了矿体。

好地反映了矿体。

野外实例证明频率域与时间域的等效性野外实例证明频率域与时间域的等效性新疆新疆哈腊苏铜矿哈腊苏铜矿钻孔物性统计结果及勘察实践表明：

电性上，无矿化或矿化较弱的岩石的极化率都小于2%，电阻率视岩性不同呈中阻或高阻反映；

矿化较好的岩石极化率均大于5.9%，电阻率呈高阻反映（大于2000.m）。

含碳质地层呈明显的低阻、高极化反映。

由直流（时间域）激电与双频激电异常对比曲线图见：

双频激电反映的幅频率异常和视电阻率异常在形态上均与直流（时间域）激电相同.而双频激电轻便、效率高,使它在方法选择上更具灵活性。

甘肃某铅锌矿甘肃某铅锌矿矿体赋存中厚层结矿体赋存中厚层结晶灰岩中，受层位晶灰岩中，受层位、岩岩性及构造控制，矿石成性及构造控制，矿石成分以方铅矿分以方铅矿、闪锌矿为闪锌矿为主，黄铁矿、磁黄铁矿主，黄铁矿、磁黄铁矿次之。

矿区碳质岩层不次之。

矿区碳质岩层不发育。

图发育。

图为该矿区为该矿区85线线综合剖面图。

图上综合剖面图。

图上Fs与与s形态一致，都反映了形态一致，都反映了地下有两组矿体，尽管地下有两组矿体，尽管Fs数值低于数值低于s但比但比s更加光滑，说明频率域更加光滑，说明频率域Fs抗干扰能力强，观测抗干扰能力强，观测精度高于精度高于。

工程实例证明时间域与频率域的等效性工程实例证明时间域与频率域的等效性甘肃某金银矿点甘肃某金银矿点金银矿受断裂带产于绿泥石角闪片岩金银矿受断裂带产于绿泥石角闪片岩、绢云母石英片绢云母石英片岩内的挤压带中，金岩内的挤压带中，金、银与铅银与铅、锌锌、黄铁矿化共生，且有黄铁矿化共生，且有正相关关系。

黄铁矿化较强处可呈稠密浸染至半块状。

图正相关关系。

图为该矿体为该矿体IV号剖面综合图。

号剖面综合图。

Fs与与s相似性也是一目了然。

相似性也是一目了然。

工程实例证明时间域与频率域的等效性工程实例证明时间域与频率域的等效性时间域与频率域的差异时间域与频率域的差异频率域电法的主要优点a.轻便;

b.抗干扰能力强。

传统频率域电法的主要缺点任何一种频率域电法都是要在不同的频率进行测量，传统的主动源电法勘探（包括激发极化法和电磁法）的工作方式都是“变频法”,变频法是一个频率、一个频率地逐个改变频率进行测量,以致带来了它两大致命弱点.a.变频法的工作效率低（“扫面”的速度更低）;

b.变频法的相对精度低。

（1）在激电法中区分矿异常性质能力低,

（2）在电磁法（CSAMT）中发现深部异常能力低。

（3）不能（像TEM那样）进行近区的频率域电磁测深。

频率域频率域IP与时间域与时间域IP的差异的差异（一一一一）、时时时时间间间间域域域域以以以以供供供供大大大大电电电电流流流流（也也也也就就就就是是是是笨笨笨笨重重重重）为为为为代代代代价价价价，易易易易于于于于达到相对精度。

达到相对精度。

例如：

从上式可见，分母比分子大得多，容易测准确，保证幅频从上式可见，分母比分子大得多，容易测准确，保证幅频率精度的关键是二次电位（分子）的精度，只要二次电位率精度的关键是二次电位（分子）的精度，只要二次电位足够大就行了，但就笨重了。

足够大就行了，但就笨重了。

（二二）、频率域以非常高的电位差相对精度为代价，频率域以非常高的电位差相对精度为代价，获得了轻便（即可以供比时间域小得多得电流）。

获得了轻便（即可以供比时间域小得多得电流）。

举举例例:

对对对对于于于于理理理理想想想想的的的的真真真真实实实实值值值值，VVDD=1.02mV,=1.02mV,VVGG=1.00mV=1.00mV，其，其，其，其FFss的理论值为的理论值为的理论值为的理论值为2.0%2.0%。

在在在在实实实实际际际际工工工工作作作作中中中中，总总总总是是是是存存存存在在在在误误误误差差差差，下下下下面面面面分分分分析析析析当当当当电电电电位位位位差差差差的的的的几种可能存在的误差情况下的结果：

几种可能存在的误差情况下的结果：

VD的相对误差的相对误差VG的相对误差的相对误差FsFs的相对误差的相对误差+1.00%-1.00%-1.00%+1.00%4.0%0.0%100%-100%+0.1%-0.1%-0.1%+0.1%2.2%1.8%10%-10%+0.05%-0.05%-0.05%+0.05%2.1%1.9%5.0%-5.0%+1.00%-1.00%+1.01%-1.01%2.0%2.0%0.0%0.0%可可可可见见见见，为为为为了了了了保保保保证证证证FFss的的的的精精精精度度度度，对对对对VVDD和和和和VVGG的的的的相相相相对对对对精精精精度度度度要要要要求求求求很很很很高高高高。

对对对对变变变变频频频频法法法法来来来来说说说说，VVDD和和和和VVGG是是是是在在在在不不不不同同同同时时时时间间间间测测测测量量量量的的的的，电电电电流流流流的的的的变变变变化化化化、干干干干扰扰扰扰、仪仪仪仪器器器器本本本本身身身身的的的的变变变变化化化化等等等等，都都都都会会会会影影影影响响响响它它它它们们们们的的的的精精精精度度度度。

因因因因此此此此,变变频频法法野野外外实实际际精精度度很很低低。

举例举例:

频率域频率域IP与时间域与时间域IP的差异的差异（三三）、野野外外速速度度是是评评价价一一个个方方法法得得重重要要指指标标，它它直接影响效益。

直接影响效益。

时时间间域域激激电电虽虽然然供供电电电电流流大大，但但如如果果采采用用中中梯梯装装置置，多多台台接接收收机机同同时时测测量量，则则可可以以加加快快扫扫面面速度。

速度。

变变频频法法要要在在每每个个测测点点改改变变频频率率，只只能能一一发发对对一收地工作，面对大面积工作只能望洋兴叹。

一收地工作，面对大面积工作只能望洋兴叹。

传统频率域电法传统频率域电法-变频法存在的问题变频法存在的问题国内外的频率域电法都采用国内外的频率域电法都采用“变频法变频法”,即在每个测即在每个测点上点上,一个频率又一个频率地逐次发送和接收。

一个频率又一个频率地逐次发送和接收。

缺点缺点：

（1）测量速度低。

每个点需要从测量速度低。

每个点需要从10KHZ左右测左右测到到0.1HZ左右（左右（12公里深）公里深）,约需约需30到到40分钟。

分钟。

优点优点：

方法简单，仪器容易设计、制造。

：

（2）扫面速度慢。

同一地区既不能扫面速度慢。

同一地区既不能“单台发送机单台发送机多台接收机多台接收机”,也不能也不能“多台发送机多台发送机多台接收机多台接收机”,发送机1发送机2接收机2只能以只能以“单台发送机单台发送机单台接收机单台接收机”工工作，因此，作，因此，扫面速度慢扫面速度慢。

接收机1传统频率域电法传统频率域电法-变频法存在的问题变频法存在的问题非同步测量，受非同步测量，受电源、噪声等干电源、噪声等干扰影响大扰影响大缺点缺点（3）抗干扰能力差，精度低抗干扰能力差，精度低深部探测能力差深部探测能力差区分矿与非矿异常区分矿与非矿异常能力更差能力更差传统频率域电法传统频率域电法-变频法存在的问题变频法存在的问题（4）、关于感应耦合、关于感应耦合为为了了加加大大勘勘探探深深度度，要要加加大大极极距距，相相应应地地，感感应应耦耦合也加大了。

合也加大了。

在低电阻率地区，感应耦合也增大。

时时间间域域IP法法，感感应应耦耦合合发发生生在在断断电电时时，通通常常是是加加大大延延迟时间来尽可能地避开感应耦合，方法简便。

迟时间来尽可能地避开感应耦合，方法简便。

在在变变频频法法中中，许许多多学学者者对对除除去去感感应应耦耦合合的的方方法法进进行行了了研究，但至今仍无一简便有效的方法。

研究，但至今仍无一简便有效的方法。

在在一一般般人人心心目目中中，形形成成了了一一个个成成见见，认认为为感感应应耦耦合合对对时间域时间域IP影响小，而对频率域影响大。

影响小，而对频率域影响大。

主要基于以上原因，在我国主要应用时间域主要基于以上原因，在我国主要应用时间域IPIP法，而变频法未能发挥频率域电法轻便的优法，而变频法未能发挥频率域电法轻便的优势。

然而，时间域势。

然而，时间域IPIP笨重，成本高，因而设计笨重，成本高，因而设计工作量小，面积性工作少，直接影响了工作量小，面积性工作少，直接影响了IPIP的地的地质效果。

质效果。

传统频率域电法传统频率域电法-变频法存在的问题变频法存在的问题变频法的优缺点变频法的优缺点变频法变频法变频法变频法（或常规电磁法或常规电磁法或常规电磁法或常规电磁法）是一个频率、一个频率地逐个是一个频率、一个频率地逐个是一个频率、一个频率地逐个是一个频率、一个频率地逐个进行测量，然后计算视幅频率和视电阻率。

进行测量，然后计算视幅频率和视电阻率。

优点是装备简单、轻便。

然而它有如下