線框大小對TEM探測低阻體的影響

臧楠

摘 要：低阻體的存在會消耗電磁場的能量，影響瞬變電磁（TEM）法的野外施工，為解決低阻體對瞬變電磁法的屏蔽現象，本研究利用控制變量的方法改變線框大小對低阻體采用TEM（瞬變電磁）法對其進行研究。

關鍵詞：線框大小;低阻體;瞬變電磁法

1 緒論

TEM法是一種時間域電磁法。主要是利用不接地回線（或接地線源）向地下發送一次脈沖磁場（或電場），然后接收二次電磁場的時間和空間分布信息。二次電磁場主要是由一次脈沖磁場（或電場）的關斷期間內感應產生的地下渦流所產生的。

二次場信號的本質主要是決定于探測目標的電阻率。而對于時間的早晚，則對應于探測深度的深淺：早期信號反映地層淺部的信息，晚期信號反映地層深部的信息。[1，2]

2 原理

2.1 工作裝置

為保持磁通量不變，采用通過改變線框大小，改變發射線框和接收線框的匝數，探究TEM法對探測低阻體的影響。本次工作裝置為重疊回線裝置。常用工作裝置主要有：重疊回線、偶極回線、中心回線、大定源回線。[3]

外部條件的改變所遵循的原則：

（1）穿過線框的磁通量不變。

（2）增大發射的磁場強度。

（3）減小關斷時間即增大電流的變化率以感生更強的渦流。

（4）增大二次場接收強度以提高探測深度。

（5）減小一次場的影響以降低盲區。

注：線框采用常規 RVC 雙絞銅導線繞制，截面 1.5 平方毫米，百米電阻 1.5 歐姆。工作電壓11.9V。

2.2 磁通量原理

由于磁感應強度是磁極產生體本身的性質，涉及此，現按比例S1N1∶S2N2（S為每個實驗線框的面積，單位為m，N為每個實驗線框的匝數）算出本次發射線框和接收線框匝數。見下表。

3 數據處理及解釋

對比圖1和2可見探測深度由8m增加到10m，深度增加約1.25倍，知探測深度隨線框的增加而增加。另外，由于低阻介質對早期高頻段的吸附作用強，如果早期信號特別強的話，就會掩蓋淺層的信息，若是如此，本次實驗中對淺層處的水槽反應就不會那么明顯。圖1比圖2的水槽響應更加明顯，且數據質量更好，說明圖1更適合探測這種深度下的低阻體。而圖2的線框更大一些，所產生的信號更強一些，這就進一步驗證了早期信號特別強的話，低阻介質對早期高頻段的強吸附作用，導致淺層信息的數據被一次場所覆蓋。

當增大發射線框的邊長 L 時，感應電動勢早期的信號能量會不斷減小，且晚期信號的能量會相應的不斷增大。所以，野外測量時，根據實際情況增大發射線框的邊長 L，可以一定程度提高晚期信號的能量從而提高信噪比，解決相應的瞬變電磁野外試驗時所遇到的一些噪聲干擾或其他問題。

4 結論

（1）瞬變電磁對低阻體的靈敏反應和低阻介質對早期高頻段較強的吸附作用，在其他實驗參數相同的情況下，線框大小的自感信號的穿透深度不一樣;

（2）相框大小最早可識別有用信號的穿透深度不同;

（3）線框越大，瞬變電磁可探測的最小深度越大，即瞬變電磁法的“盲深”越大，可探測更深處的低阻體，反之亦然;

（4）低阻介質對早期高頻段的吸附作用強。

參考文獻：

[1]閆述，石顯新，陳明生.瞬變電磁法的探測深度問題[J].地球物理學報，2009，52（6）：1583-1590.

[2]候彥威，王海博，張振勇，等.復雜地形條件下不積水采空區的TEM探測[J].煤礦安全，2014，45（4）：152-155.

[3]傅茂朝.瞬變電磁法原理及應用[J].北京：軍工勘察，中航勘察設計研究院，1996，（02）：55.