極化率衰減曲線測量技術(shù)1極化率衰減曲線測量技術(shù)1激發(fā)極化法極化率衰減曲線測量技術(shù)上海綠海電腦科技 陸煥文電法勘探測量方法與儀器的分類：1：按電場生成分類：線電臺發(fā)出的電場，底下電化學效應(yīng)自己引起的電場〔自然電場。傳導(dǎo)類電場和感應(yīng)類電場，傳導(dǎo)類電場是發(fā)送機的發(fā)送電極接地的〔用銅電極趕插入地下。感應(yīng)類電場是用無線電發(fā)送天線向空中放射后感應(yīng)到地下的，即發(fā)送機發(fā)送端不接地〔如測地雷達。2：按被測的參數(shù)分類：依據(jù)測量不同的物探參數(shù)可以分成不同的測量儀器，從被測信號頻率的凹凸可分成以下幾類：〔Z〕低頻Z～〕 激發(fā)極化法音頻Z～〕 音頻磁大地電流3：按測量效率分類：按一次供電可同時測多少的物理冊點分類：儀器簡潔，人工多，效率低。量效率高，數(shù)據(jù)牢靠性高。高密度測量中還可分為多線制和總線制。多線制是一臺主機上引出多道測量線，用星形網(wǎng)直接接到不同物理點的MN接線電極上。這種方法的缺點是要用長導(dǎo)線傳誦模擬量ΔVΔVmV級的微弱信號，簡潔受空中電磁波干擾，測量精度受影響。總線制是一臺主機與多臺從機用一根電纜連接起來，組成一個野外現(xiàn)成總線局域網(wǎng)，主機用數(shù)10001284K*中間梯度法發(fā)送機或發(fā)送機或蓄電池ABoo發(fā)送機接收機ooA供電電極組 B供電電極組 M N MMNM NA MN距〔米〕 BKmn=(2π*AM*AN*BM*BN)/[MN*(AM*AN+BM*BN)]A,BMNA，B〔A，B1/2〕*電測探法〔對稱測探法〕AAooB發(fā)送機接收機ooAMAMN1/2ABKAMBNM，NABA，BA，B1/2AB*偶極剖面法：發(fā)送機接收機發(fā)送機接收機ABMN45o45oΔVI ABMN45o45oΔV測量點?A，BM，NABMN對偶極之間的距離很大。KKmn=(2π*AM*AN*BM*BN)/[MN*(BM*BN -AM*AN)]ABA，BKmnKK|Kmn|一.激發(fā)極化法測量原理:激發(fā)極化法測量的是地質(zhì)礦體與圍巖組合體的電學和化學特性.從電路系統(tǒng)的觀點看是測量大地系BNBN發(fā)送機發(fā)送機大地系統(tǒng)接收機A輸入激發(fā)信號A,B供電電極的電流信號DELTA_IM某測線某測點反映的地下剖面中某位置的系統(tǒng)特性脈沖響應(yīng)函數(shù)或頻率響應(yīng)函數(shù)I采樣電阻接收大地系統(tǒng)的輸出響應(yīng)信號DELTA_V.進展時域分析,(衰減曲線)頻域分析.(頻譜分析,復(fù)電阻率的幅值與相位)DELTA_I 大地測量系統(tǒng)方塊圖參看上圖,它是大地系統(tǒng)特性測量等效電路圖,由它測出的地球物化探參數(shù)是反映某測線下地質(zhì)剖面中某幾何位置的參數(shù).參數(shù)反映的幾何位置是由野外供電電極ABM和N位置確定的.這取決於野外承受的什么類型的裝置(例如:中間梯度法,偶極偶極法,測深法等).A,B的外表與大地的接觸電阻大小和大地的電阻率.為了測出深部的參數(shù)必需使電流加大(5A-15A).為了測量多種地球物化探參數(shù),發(fā)送機要能發(fā)出多種外形的電流波型.波形的頻率也要可變.(0.01HZ—8000HZ).ABMNABMN的物化探參數(shù).I (A)I (A)0T{S}T(S)周期頻率域測量發(fā)送機向大地輸入的電流信號波形圖I (A)I (A)正供電1T{S}反供電T(S)周期時間域測量發(fā)送機向大地輸入的電流信號波形圖圖中的接收機是測量大地系統(tǒng)對輸入電流信號的響應(yīng)輸出的電壓信號.它同時測量輸入大地的電流信號.用這兩種信號的相關(guān)處理可以得出大地的脈沖響應(yīng)函數(shù)和大地的頻率響應(yīng)函數(shù).這個函數(shù)是大地的地球物理參數(shù).由于在實際中發(fā)送機無法發(fā)出窄脈沖(幅度無窮大而脈寬無窮小),所以在時間域測量中使用階躍電流信號,測得的電壓信號是大地對階躍電流信號的響應(yīng),即階躍響應(yīng)函數(shù),也就是DELTA_V1DELTA_V2正一次場正一次場DELTA_V1正二次場DELTA_V2負二次場DELTA_V2負一次場DELTA_V1MN電極上輸出的大地對發(fā)送機時間域波形響應(yīng)(一,二次場強電壓信號)對上面的波形作實時模擬與數(shù)字信號處理就能得到以下圖所示的極化率衰減曲線.極化率極化率=(二次場/一次場)*100%100%極化率衰減曲線測量技術(shù)10極化率衰減曲線測量技術(shù)10具體的處理方法由以下幾個步驟:對DELTAV1,2信號進展自動增益掌握.方法是對波形的完整周期內(nèi)用適宜的增益放大使得輸A/DA/D50%90%之間..用硬件模擬電路(帶有施密特性能的比較器)查找正一次場供電沿.延時600MS后開頭測量20MSN用硬件模擬電路(帶有施密特性能的比較器)查找正一次場停電沿,以此沿作為對二次場開頭測量CPU啟動60MS定時的中斷效勞程序,在這個中斷效勞程序中先對二次場電壓信號進展自動增益掌握,(調(diào)整模擬放大器的增益,使二次場被放大到A/D1/2A/D20MSN60MS101010240MS同樣的方法測量未補償干凈的自然電位,并把它生成一個記錄(5).用硬件模擬電路(帶有施密特性能的比較器)查找負一次場供電沿.延時600MS后開頭測量20MSN用硬件模擬電路(帶有施密特性能的比較器)查找負一次場停電沿,以此沿作為對負二次場開頭測CPU啟動60MS定時的中斷效勞程序,在這個中斷效勞程序中先對負二次場電壓信號進展自動增益掌握,(調(diào)整模擬放大器的增益,使負二次場被放大到A/D1/2時所用的增益.接下來就使用該增益放大二次場并用A/D轉(zhuǎn)換器對負二次場連續(xù)20MS內(nèi)采N個60MS1010240MS用以上同樣的方法測量未補償干凈的自然電位,并把它生成一個記錄對以上正負一次場和二次場和未補償?shù)淖匀浑娢挥涗浿械腘個數(shù)求平均值.生成正負一次場二次場剩余自然電平均值的記錄.將正負一次場和二次場平均值的記錄相應(yīng)的項相減后除以2,得到正2自然電平均值.依據(jù)該值去修正測得的自然電位并且進展一次實際補償.均并把它存入第一套記錄.就進展其次套數(shù)據(jù)測量后與第一套數(shù)據(jù)疊加后求平均,再顯示第一套記錄并詢問操作員是否還要進展如操作員答復(fù)’是’,就創(chuàng)立記錄,不然就回到系統(tǒng)菜單.1 2 3 4 5+8.5 6 7 8+5VC3D 100P

R1710k

P610K

R1920K54

L3A2

R2210KM2

VCC

R235.1KD(+2.5V)R201K

-8.5

V(8V)R6210K

R6010K

R21160KR6310K

R6110K

13 X0 X 3X1X2MUX12 X31 X4

+8.5

+8.5

+5VVCC

5 2 4

VCC 16 1K

R3110K

R33+8.5+8.5C0 0

OX0OX1

6 11 A10 B9 C

GND 80VEE 7

AGND

R1810k

P710K76

L3B1

5.1KCM30-8.50

R3020K R35

8V100K R34100K-8.5R32160K0 0 0 0

SH1D03BUS

I2W77E58

CPU10 0 0 20 0 300 4B 50 60 789

T2,P10T2EX,1RXD1,2TXD1,3INT2,4I3/,15I4,1.6I5/,17RST

VDD 40P00,AD 3901,AD1 3802,AD2 3703,AD3 36 B04,AD4 3505,AD5 3406,AD6 3307,AD7 32J2

+8.5

R2491k

R25253K

P410K

0+8.5

0 0 DTOA1IN

101112131415164 17181920

RXDP30TXD,31INT0/INT1/T0,3.4T1,3.5RD/,37XTAL2XTAL1VSS

EA/ 31ALE 30PSEN/ 2927,A15 2826,A14 2725,A13 2624,A12 2523,A11 2422,A10 23P21,A9 22P20,A8 21C60.035UF C80.12UF E8100UF/16V R42100

A2 1

AD3AD526

A1 16

AD2MAX120MODE RD/ 24VIN R28

C9R2762K

*P15K

R26NULLVINNULL

A0 15CS/ 14CLK/ 13VSS CS/ 23VDD INT/ 22AIN CLKIN 2110K

*PC11

C10*P

C120.015UFP5

AGND

AGND3A1

IC7 OP-076A4-VS

A2 12B 11+VS 10VOFORC 9VREF CONVST20GND D0 197 186 A/D D1 17D10 D20.047A

10K

2R43

9 D9 D3 1610 D8 D4 15 A11 D7 D5 14極化率測量中的關(guān)鍵技術(shù).極化率測量公式 極化率=(二次場/一次場)*100%說這個電壓中還包含有二次場的成份,但是二次場相對於一次場比較小,只有百分之幾.所以就以此電壓作為一次場.而且以供電后幾秒鐘后的電壓為一次場.由于剛供電時MN上電壓在上升,幾秒后趨向平穩(wěn).如以下圖所示:一次場一次場DELTA_V1上式中的二次場是發(fā)送機停頓向地下供電后在地面上M,N接收電極上測得的電壓值DLTA_V2.,它是隨停電時刻的延遲而漸漸衰減的.在0.50MV.我們要對這根衰減曲線上的各時刻進展采樣,以得到一根完整的二次場衰減曲線.一次場一次場極化率衰減曲線測量技術(shù)15極化率衰減曲線測量技術(shù)15極化率衰減曲線測量技術(shù)16極化率衰減曲線測量技術(shù)16上式中的極化率是二次場衰減曲線上的各點分別除以一次場后乘100%得到的.它也是一根衰減曲線.這叫對一次場歸一化處理.好處是排解了不同的MN電極上測得的一次場時大時小變化對極化率測量準確度的影響.它可以完全反映地下礦體的激發(fā)極化效應(yīng).如以下圖所示極化率極化率=(二次場/一次場)*100%100%極化率衰減曲線未補償?shù)舻淖匀浑娢籘=060MS120MS180MS240MS300MS360MS420MS480MS540MS600MS二次場測量方法.*M,N二次場和不極化電極的極差都在幾毫伏到幾十毫伏數(shù)量級.而且都可能是正電壓或負電壓.其中自然電位SP和不極化電極的極DELTA_V2的,發(fā)送機停電后約0.50.DELTA_V2SPVJSPVJSPVJDELTA_V2*SPVJ:0.8D/A0GANSPVJSPVJ*SPVJ:SPVJSPVJD/ASPVJ*.二次場測量準確度的提高關(guān)鍵技術(shù):時間精度:二次場DELTA_V2測量電極M,N上的電壓信號而言就是一次場消逝的后沿.數(shù)據(jù)采集器要查找這個后沿,時間誤差不1A/D*查找一次場停電后沿方法(接收機與發(fā)送機同步測量技術(shù)):70.60DDC250HZ電變壓成50V到500V溝通電,并且用變壓器與大地隔離后整流成直流50V到500V直流電壓.再用滅弧的大功率腳踏開關(guān)啟動和停頓向大地供電.停電時用電欖線啟動對二次場的測量.這種方法的缺點是接收機不能敏捷移動.只能移動MN測量電極(跑極).這種方法測量費時費工,而且測量準確度易受測量的長線上的干擾而降低.(長線易受電磁感應(yīng))70年月初地質(zhì)部物探爭論所研制出接收機與發(fā)送機無電欖聯(lián)接的短導(dǎo)線激電儀.用接收機從測量MN上來的一次場停電后沿來啟動對二次場的測量.這種方法國際上也承受了.典型儀器有加.80SJJ_1IPR8.湖南地質(zhì)局研制了大功率短導(dǎo)線激電儀在省內(nèi)和鄰省江西推廣使用.獲得良好的效果.這類儀器都是測量線是短導(dǎo)線的.都是利用查找一次場后沿來啟動二次場的測量,即遠點啟動法.查找一次場停電沿的方法也有多種;一種是用電容電阻微分器查找后沿,這種方法簡潔但不太牢靠(微分電路易受干擾).另一種方法是用電平鑒別電路(施密特觸發(fā)器)來區(qū)分一次場和二次場.適當設(shè)置施密特電路的翻轉(zhuǎn)電平(在一次場和二次場中間)和施密特電路的滯后回差(回差大一些可抗干擾)可以比較牢靠地區(qū)分一次場和二次場.另外國外又推出抗干擾性能更好的鎖相環(huán)同步電路,典型儀器是MAK_3.但是鎖相電路在超低頻激電信號下鎖定時間較長,在干擾大的工區(qū)不易鎖定后同步測量.因此目前國際上大多承受電平區(qū)分的方法,即用帶施密特特性的電平比較器來區(qū)分一次場和二次場.本儀器就承受這種方法.(LOOK_V2.S01)11234DD+8.520K+5VVCCR4110k3)L3ALM339R475.1K52M5C12100PP710K4O0)2C1)C-8.51K3VINR45+8.5B+5VVCCBR48 R501K 10K)P810K+8VR525.1KL3B39R4210k71M4601R4920K-8VR54100KR53KATitle-8.5SizeA4Date:File:NumberARevisionR51160K16-May-2008V2.DDBSheetofDrawnBy:1 2 3 4電壓幅值精度:15%.在查找后沿時放大器用的增益是適合一次場的,這個增益對二次場是太小了,帶來的后果是A/D轉(zhuǎn)換器采樣的數(shù)字有效位數(shù)降低.這樣就測不準二次場.為了提高測量精度必需擴大放大器的增益,使二次場放大到A/D轉(zhuǎn)換器最大輸入電壓的一半以上.這樣才能獲得最多的有效位數(shù).最終對每一個二次場電壓有兩個數(shù)據(jù)來表達,一個數(shù)DELTA_V2=(float)V_SAMP/GAN.每次測量一個二次場必需對它進展自動增益設(shè)置,接著對二次場進展A/D轉(zhuǎn)換.這個過程必需在準確660DELTA_V2(3).準確補償自然電位,MN為了準確測量二次場,必需把影響二次場的直流偏移和漂移干擾信號全部補償?shù)?這些直流干擾信號包括1.儀器放大器自身的零漂,2.自然電位,3.測量電極的極差.為了補償放大器自身的零漂,需要自然電位補償器蓄電池自然電位補償器蓄電池把放大器的輸入對地短路,并且讓自然電位補償器輸出0MV,放大器的增益設(shè)為最大.此時測量放大器的輸出電壓.把這個電壓除以增益得到的就是放大器自身的零漂.再把這個零漂求反后送到自然電位補償器中去.這樣就完成了放大器自身的零漂補償.以后對MN來的信號中自電和極差補償要在放大器自身的零漂的基數(shù)上疊加后送到自然電位補償器,這樣就可以把對二次場測量干擾的全部直流信號全部補償?shù)?儀器的內(nèi)部蓄電池缺乏時也會影響測量精度.所以在對一次場和二次場測量之前都要讓多路轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)接到蓄電池.測量一次蓄電池的輸出電壓是否在允許范圍內(nèi).MM電極N電極多路轉(zhuǎn)換開關(guān)加法器可控增益放大器微機系統(tǒng)并行輸入口A/D轉(zhuǎn)換器增益掌握自電補償調(diào)零GND0ADC0DMASARADC1C8051F060CPUA/D測衰減曲線的室內(nèi)測試方法如以下圖所示，這是一個DX88激電儀模擬信號發(fā)生器。利用這個發(fā)生器可以在室內(nèi)測衰減曲線。00功功功功功功功功功功功功1010UA91C405.0功功DCLF 功功功功 功功HF 功功功功功功功功功功功功功16(128)(256)832(64)功功657(512)464(32)48功功功功功功功(1024)2128(16)39(2048)1256(8)210(4096)0.5512(4)111〔一：8出信號的大小。2：左下方顯示的“S〔1擇。括號里表示的是頻率大小，括號后面表示的是周期大小。3這個開關(guān)可以準確一點的調(diào)整信號的大小。4大，輸出信號越小。這個開關(guān)只可以或許的調(diào)整信號的大小。5618V78C”開關(guān)將開關(guān)撥到上面時，輸出的是直流信號，撥到下面時，輸出的是溝通信號。9撥到“時域”檔時，輸出的信號為：DELTA_V2V_SPDELTA_V2T=0〔二：利用這個信號發(fā)生器測衰減曲線。