频率域电磁法仪[1].doc

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1、频率域电磁法仪的最新进展TheNewDevelopmentofFrequencyDomainElectromagnetometer刘国栋LiuGuodong摘要Abstract从上世纪50年代末第一台MT仪在前苏联问世至今已50多年。在此阶段，世界很多国家包括美国、加拿大、德国、法国、瑞典、中国等都研发了MT仪或频率域电磁系统。最近德国Metronix公司新研制成功的GMS-07是频率域电磁仪的最新代表。本文简要的介绍了GMS-07的电路原理，传感器的特点和开放性的软件概念。Ithasbeenmorethan50years

2、thatthefirstMTcameintotheworldinUSSRinlate1950s.Duringthisperiod,manycountriesincludingtheUSA,Canada,Germany,SwedenandChinahavedevelopedMTorFrequencyDomainElectromagneticSystem.TheGMS-07whichhasbeensuccessfullydevelopedbyGermanyrecentlyistherepresentationofFrequen

3、cyDomainElectromagnetometeruptotheminute.ThispaperintroducedthecircuitousphilosophyofGMS-07inbriefaswellasfeaturesofthesensorandtheopensoftwareconcept.一、沿革电磁法分为频率域电磁法和时间域电磁法。以天然场做场源的频率域电磁法包括:①标准的大地电磁法（MT），②远参道法（RFMT），③电磁阵列法（EMAP），④带远参道的电磁阵列法，以人工场做场源的⑤声频大地电磁法（CSAMT

4、）和⑥频率域测深法（FDS）。众所周知，频率域电磁法的基本原理是以平面波入射的不同频率的天然电磁场向地下传播过程中，在地球介质中感生出二次电磁场，通过在地面观测入射的和感生的不同频率的电磁场信号Hx、Hy、Hz、Ex，Ey，求解地下电阻率分布及有关电性结构参数。由于电磁波的穿透深度，所以勘探深度随电磁波频率的降低而加深。由于地下介质通常都是非均匀的二维体或三维体，电阻率为张量。为了求取不同深度的张量阻抗，需要观测不同频率的、具有不同极化类型的电磁场分量。由于可控源声频大地电磁法和频域测深法，利用的人工发射源无法发射不同极化

5、类型的电磁波，所以只能适应对一维均匀结构的探测，但是人工场源可以获得高信噪比的观测数据。天然电磁场活动的频率范围为10KHz—4*10-4秒，在磁平静日时的活动谱为，磁暴期间活动谱可增加十至数十倍。人工场源发射的电磁波频率可扩展至250KHz。因此一套全频段的频率域电磁法仪，其覆盖的频率范围应为250KHz-4*10-4秒，动态范围应大于130dB，磁场传感器的最低噪声不大于。8上世纪50年代提出频率域大地电磁法，50年代末前苏联出现首个MT仪，它用悬丝式磁场传感器，通过光电倍增管转换成电信号，再通过检流计打印在感光照片上

6、。它频带上限为0.1Hz，记录仪的动态范围约20dB。上世纪60年代美国采用感应式磁场传感器和模拟磁带记录仪，其频带上限达100Hz，最高灵敏度0.01nT，动态范围40dB以上。70年代出现瞬时浮点放大技术和以磁带为记录介质的数字记录仪，动态范围达60—80dB。至此，MT仪仍需大型仪器车装载，随后出现固体存储器，使MT仪的体积大大缩小。80年代初，德国Metronix公司和加拿大凤凰公司推出车载大地电磁现场实时处理系统，频带范围扩展至384Hz-4096秒，法国推出以超导磁力仪做磁场传感器的MT系统。由于计算机水平的快

7、速提高和新的Δ-ΣA/D转换器技术的出现，80年代末车载MT实时处理系统被便携式MT实时处理系统所替代。此时的代表产品有加拿大凤凰公司的V5，德国Metronix公司的MMS-05以及美国公司的MT1。MMS-05的频带范围扩展至8192Hz-4096秒，动态范围达120dB。上世纪90年代由于压制局部噪声的远参数道方法和滤除静位移的EMAP方法的提出，以及GPS同步技术的采用，频率域的大地电磁仪由单道系统发展为多台或网络系统，如GMS-06和V52000。这使得MT的数据质量和应用效果得到显著提高。进入21世纪以来，频率

8、域电磁仪向两个方向发展。一个方向是把原有的频率域电磁法仪，时间域电磁法仪和直流电法仪组合成多功能电磁法仪，例如凤凰公司的V8和Zonge公司的GDP-32；另一个方面是沿着专业道路向更高层次发展，例如Metronix公司最新推出的GMS-07频率域综合电磁法仪。本文仅就GMS-07做一介绍，关于PROT