双频地电场理论论文 .doc

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2、地球物理学，利用由此发展出来的方法来勘探矿产资源的，叫勘探地球物理学。后者因工业上的需要，发展极快，已自成体系。近年来，地球物理学又在环境保护、灾害预测等方面获得广泛应用，由此发展成新的分支即环境地球物理学。　　用通俗的语言来说，地球物理学就是用一定的仪器，在地表、井中、空间观测特定的物理场分布，通过信息数据处理的手段，由电子计算机或人工描绘出地下介质的分布特征，再用地质学的语言，给出地下物质的结构、构造和分布特点，从而了解地球内部结构、矿产资源分布以及预测自然灾害的发生。因此，地球物理学不仅与国民

3、经济建设、而且与人民日常生活都是息息相关的。　　在勘探地球物理学方面，按所利用的地球物理场性质的不同，又可划分为重力勘探方法，电、磁场勘探方法，地震勘探方法，放射性勘探方法以及激发极化勘探方法。总的来说，地球物理场的测量、处理既可以在时间域进行，也可以在频率域进行，两者之间通过傅立叶变换相联系，因此是等价的，但具体方法技术上又存在差异。　　激发极化法是利用地下岩矿石之间电化学性质差别进行资源调查、评价的一种勘探地球物理方法。这种方法最早可以追溯到本世纪20年代，但在40～50年代发展最为迅速。最初的

4、测量、处理都是在时间域进行的，也即测量不同岩矿石随时间变化的充、放电曲线。在50年代，西方学者首次在频率域研究岩矿石电化学性质随频率的变化关系，并提出了新的测量方法即变频方法。这种方法在野外是这样进行的：首先由发送机向地下供某一频率的正弦电流波，在测点由接收机测量由该电流引起的激发极化电位差△V1并将其归一化为1；然后发送机改变供电频率，例如增高9倍，并保持发送电流强度不变，再测量由高频电流产生的激发极化电位差△V2。用下式计算表示地下介质激发极化性质的百分频率效应：　　由于在各测点上的PFE可能不

5、同，从而指示地下介质的分布特征。　　通过上述过程可以看出，变频法在每个测点上要供两次电，测量两次电位差，并要进行低频电位差的归一化，因此测量速度慢、效率低，而且不同台套仪器不能同时开展工作。另外，归一化过程要求仪器的线性化程度较高，成本增加，且需要稳流。这些因素都不同程度地影响了它的测量精度。　　在变频法中，原则上要求供电电流为单频正弦波。但由于技术上的原因，实际应用的多为正反向供电的方波电流。由傅立叶分析可知，方波电流中不仅包含了基频正弦波，而且还包含了3，5，7，9等奇次谐波电流。如果以基频正弦

6、波强度为1，那么n次奇次谐波　　因此供电电流中奇次谐波成分的电流就白白浪费了。为利用这些电流，60～70年代西方学者又提出了所谓的“奇次谐波”方法。即在测量基频电位差的同时，也测量多种奇次谐波电流电位差，从而组成频谱测量或复电阻率测量。当然，也可以只测量3次或5次谐波的电位差△V3，并利用下式计算PFE：　　奇次谐波法的优点是利用了方波中包含的奇次谐波电流成分。但由于奇次谐波的电流强度是衰减的，为保证测量的精度和信噪比，就必须增加供电电流强度。这又势必使供电设备趋于笨重，工作不方便，而且在山区无法工

7、作，难以进行大面积普查。　　国内的激发极化研究始于50年代。初期都是沿用前苏联的方法技术，多是在时间域进行。大约在60年代后，国内学者开始对频率域激电方法产生浓厚兴趣，并取得了初步的应用效果。但所应用的方法技术仍是变频法或奇次谐波法，仪器的研制也处于模仿阶段。然而，这两种方法都存在明显的不足，比如效率低、成本高、山区工作困难等，而且雪上加霜的是我国金属矿产资源又大多分布于山区，地形条件恶劣，而我国的经济基础又十分薄弱。所有这些因素都为双频道激电法的提出和发展提供了契机。正是在这种情况下，何继善于70

8、年代初期开始研究，并在80年代初期正式提出双频道激发极化法，后来又发展成为以多频为特色的伪随机地电场理论。　　随机信号是一种随机编码的序列，其描述必须采用多种统计特征量。伪随机信号则是按一定的规律将不同的信号合成、编码组成的序列。它看似随机信号，实质上仍遵循某种规律。由于这种信号中含有近似等幅的各种频率的信号，因此其频谱是十分丰富的。利用这种信号作为激励场源，可以避免奇次谐波法带来的缺点，而且伪随机场源中的频谱成分可人为控制。　　在伪随机频率域激发极化测量中，要求发送