新型ADU-07e MT仪和张量CSAMT
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三、软件
Metronix 公司为其研发生产的 GMS-07e 综合电磁法观测系统搭配了功能强大的软件处 理系统 ProcMT。通过该软件可以高效快速的处理 MT、AMT、CSAMT 及 EMAP 数据，该软件的
强大功能通过以下方式体现： 1、 简单快捷的数据导入功能，只需将原始数据直接拷贝到软件测点文件夹种即可； 2、 随时查看原始时间序列，轻松删除质量不好的数据段，而且可以通过检查每个时间 窗口的功率谱函数，然后自定义处理目标频率表避免处理受人工干扰大的频点； 3、 为所用测点设置统一处理参数，然后实现 P 处理功能，最大程度提高了处理速度和 便捷性。 4、 开放式的处理程序，Metronix 公司开发的所有处理软件的源代码都是免费向所有用 户开放的，用户可以根据需要增加处理模块。 5、 提供了多种处理参数供客户选择，并采用了多种先进的数据处理方法，提高了在不 同环境条下的数据处理质量。 6、 ProcMT 强大的处理功能既可满足具有高理论水平的科研机构进行精细处理的要求， 又可满足生产单位在繁重的野外工作中进行快速批量处理。
参考文献：
1. 刘国栋， 电磁法勘探仪器 北京欧华联科技有限责任公司 2010 . 2. 刘国栋、陈乐寿，大地电磁研究 地震出版社 1985. 3. N.Nabighian, Electromagnetic methods in applied geophysics ： application and part B SEG Books, 1993.
ADU-07e 的频带为 256kHz-DC，基本覆盖了可用于地下勘探的全部电磁波频带范围。为 了适应不同应用目的，ADU-07e 分成三个观测频段（图 2）：
ADB HF ADB MF
ADB LF
频率
周期
图 2 ADU-07e 各种数据板的记录频带示意图
高频板（ADB HF）：256kHz-1Hz，可延至 100 S； 中频板（ADB MF）：20kHz-1000 S； 低频板（ADB LF）: 1kHz-DC 每个频段的 ADB 板都配置两个 24 位 A/D 转换器，以保证频段范围内的高分辨率。
5. 具有多种抗干扰功能。
例如，低频板有六个模拟滤波器，其中四个根据电极接地电阻设置滤波参数，滤除高频 干扰，两个根据记录频带设置滤波参数，滤除工业频率等干扰。通过磁耦合阻断数字电路对 模拟电路的干扰[1]（图 4）。
6.简单快捷的操作和连接
无需专门配备操作软件，可通过任意一款浏览器通过局域网对 ADU-07e 主机进行操作， 设置各种测量参数。并可以通过有线、无线或其它通讯方式进行连接，使得 ADU-07e 具备 了强大的适应能力和实用性。
磁通门磁力仪
图 9 超低频——全频带 MT 设置
3. 其他观测结构（略）
五、张量 CSAMT
目前国内所用的 CSAMT 是由一组电偶极子和发射机及控制箱共同组成的发射系统（图 10），它发射的是单一极化的电磁场 H，在地面观测 H 场信号及其在地下感应的 E 场信号， 只能计算标量阻抗值 Z，适合探测水平层状一维构造，并且在以发射偶极子为中心的 30°范
2. ADU-07e 有 10 个观测道
由于每台 ADU-07e 都配有 10 个观测道，每个观测道都可设置多种采样率，所以用户可 以根据自己的需要配置一种、两种或三种观测频段的 ADB 板。
3. ADU-07e 是完全的模拟化系统：
ADU-07e 由最多 10 块 ADB 板，CPU 板，时钟模块，标定模块和电源板组成，所有的板 （模块）都安插在底板上，组成一个完全的模块化系统（图 3），这非常便于更换和检修。
现将 FMS-06e 做一简述，其余类型磁棒只在记录频带上有差别： MFS-06e 频宽 10,000Hz-10,000 秒，覆盖了 MT 和 AMT 的频带范围，其噪声功率谱在磁 平静日时比天然场源的功率谱低 10-100 倍，图 6。
功 率 谱 位
频率来自百度文库Hz）
图 6 MFS-06e 自身噪声谱和天然场功率谱对比
图 7 四个测点观测野外装置
图 8 一台 ADU-07e 主机同时观测的四个测点上的大地电磁场信号
2. 超低频观测装置
ADU-07e 的三个数据观测道用于记录感应传感器（MFS-06 或 MFS-06e）的磁场信号 Hx1,Hy1 和 Hz1，三个数据观测道用三分量磁通门传感器（FGS-03）记录低频和超低频磁场信 号 Hx2，Hy2 和 Hz2，两个数据观测道用于记录电场信号 Ex 和 Ey（图 9）
离外的全空间范围内进行观测。 为了提高信噪比，可增加叠加次数。 Metronix 发射系统的控制箱内置与接收系统性能完全一致的 ADU-07e。发射信号预先置
入控制箱 TXB-07，并由 CPU 计算出频谱分布，ADU-07e 将接收信号和当地的天然电磁信号 一并记录，也由 CPU 计算出频谱分布，发射信号频谱和接收信号频谱相关的频率参与计算 CSAMT 参数，这样就排除了电磁噪声干扰。
噪声功率谱（实线）要比磁平静日时的天然场功率谱（虚线）低 10-100 倍
Metronix 公司研发的感应式磁场传感器采用极特殊的线状的、相互高度绝缘的高导磁率 软磁材料做磁芯，以提高扩展频带范围和提高灵敏度，在感应器内置高度负反馈的前置放大 器以降低噪声和提高稳定性，其间软波放大器在低频段时开启，以补偿传输器的感应电动势 随频率降低而成 45°下降的趋势。经过精心设计和计算机模拟以及特殊的软磁性材料和精 密的加工过程，Metronix 公司的感应式磁场传感器具有极宽的频带，非常低的噪声，很高 的灵敏度和平坦的频率响应以及极高的温度稳定性和时间稳定性，同一型号的、任何两支磁 场传感器的所有参数都是完全一致的。
图 1 GMS-07e 大地电磁测深系统
一、ADU-07e 的主要特点
1. ADU-07e 全频段电磁观测系统：
用于地下勘探的电磁波频率为 1,000kHz-10,000S。其中 10kHz-1,000kHz 称为无线电 MT （RMT）主要接收无线电台发射的电磁波；10Hz-50kHz 称为声频 MT（AMT）， 主要接收大 气层雷电活动产生的电磁波；10,000S-10kHz 为 MT+AMT，主要接收太阳活动和大气层雷电 活动产生的电磁波，它是大地电磁主要频带；1kHz-100,000S 称其为超低频 MT。
二、磁场传感器的主要特点
作为 MT 和 AMT 法的天然场源，变幅非常小，在磁平静日时 0.1Hz-10Hz 磁场变化幅度 仅有 0.001nT，而且覆盖的频带又非常宽，仅就 MT 和 AMT 法而言其频带就宽达 8 个数量级 （1,000Hz-10,000 秒）[2]。观测这种频带目前最理想的是感应式磁场传感器，但频率响应能 达到或接近达到 8 个数量级的只有 MFS-06e（10,000Hz-10,000 秒）和 MFS-07e（50,000-1,000 秒 ）。 目 前 Metronix 公 司 有 四 种 磁 场 传 感 器 覆 盖 了 探 测 用 的 电 磁 波 全 部 频 率 范 围 （300kHz-200,000 秒）图 5。
围内不能进行观测。
图 10 标量 CSAMT 设置
众所周知，一般情况下地下为二维构造或三维构造，电磁关系式为：
������������ ������������������ ������������������ ������������������ ������������ ������������ = ������������������ ������������������ ������������������ ������������ ������������ ������������������ ������������������ ������������������ ������������
Zxy Ex2 Hy1 Ex1Hy2 Hx1Hy2 Hx2 Hy1
Zyx Ex2Hy1 Ex1Hy2 Hx2Hy1 Hx1Hy2
可见此时在同一测点同时观测相互垂直的两对磁场分量 Hx1、Hy1，Ex1、Ey1 和 Hx2、Hy2,Ex2、
Ey2，便可解出四个张量组成值 Zxx ， Zyy, Zxy ， Zyx ，同时可在发射偶极子周围一定距
四、ADU-07e
通常 MT 和 AMT 仪只有 5 个数据观测道，3 个用于记录磁场 Hx，Hy 和 Hz，两个记录 电场 Ex 和 Ey。由于 ADU-07e 具有 10 个数据采集道和 3 种不同频带的 ADB 模拟电路板，因 此可以组成不同的野外观测结构：
1. 四点同时观测结构
同时观测四个测点需要 8 个数据观测道记录电场信号 Ex1、Ey1，Ex2、Ey2，Ex3、Ey3，Ex4 和 Ex4；两个数据观测道记录磁场信号 Hx 和 Hy（图 7），四个测点共用 Hx 和 Hy 计算各自的 张量阻抗。这种观测结构 ADU-07e 配置 10 块高频 ADB 板（ADB HF）或中频 ADB 板（ADB MF）， 主机 ADU-07e 周边的卫星站配置双倍前置放大器，由电缆同步，点距不大于 100m。
Zx1 ZxxHx1 ZxyHy1 Ey1 ZyxHx1 ZyyHy1 Zx2 ZxxHx2 ZxyHy2 Zy2 ZyxHx2 ZyyHy2
于是张量阻抗值:
Zxx Ex1Hy2 Ex2 Hy2 Hx1Hy2 Hx2 Hy1
（3）
Zyy Ey1Hx2 Ey2Hx2 Hx2Hy1 Hx1Hy2
新型 GMS-07e MT 仪和张量 CSAMT
俞历 朱自串 北京欧华联科技有限责任公司
德国 Metronix 公司积 36 年研发和生产大地电磁仪的基础上，于 2008 年和 2009 年相继 推出第七代产品 GMS-07 和改进版和 GSM-07e 大地电磁测深系统，2011 年又推出当今世界 上唯一的三组偶极子发射的张量 CSAMT 可控源电磁观测系统。在过去三年半时间，国内已 先后定购了 60 套 GMS-07 和 GMS-07e 电磁观测系统，并在不同领域获得应用，得到用户的 一致好评。 GMS-07e 主要由主机 ADU-07e、磁场传感器、电极和软件系统组成，总重 38kg（图 1）
图 3 ADB LF 模拟电路原理图
4. ADU-07e 是完全的网络化系统：
可多达 32 台 ADU-07e 组成网络观测系统，由高精度 GPS 同步；ADU-07e 可通过因特网
或局域网遥控，包括工作任务和参数设置，数据下载、传输和处理，故障诊断；可通过优盘， 手机或笔记本电脑输入或设置工作任务和参数以及下载观测数据。
（1）
称为张量阻抗关系式。 除了极高频率之外，Ez 分量是很小的，很难观测到。因此张量阻抗关系归结为：
Ex ZxxHx ZxyHy Ey ZyxHx ZyyHy
（2）
在二维或三维构造情况下，电场 Ex 不仅由 Hy 感应出，而且部分由 Hx 感应出，由 Hy
感应的 Ex 依赖于张量阻抗 Zxy ，其他三个张量阻抗值 Zxx ， Zyx ， Zyy有类似的依赖关
系。 可见，从公式（2）中的两个代数方程无法解出四个张量阻抗值，如果有解至少要有两组
相对独立的变化磁场值 H1 和 H2[3]。 Metronix 公司最近研发出由三对电偶极子和发射机及控制箱组成的发射系统图 11.
图 11 三组发射偶极子
发射机在控制箱下可分别向三对电偶极子发送或循环发送不同的电流，从而产生不同极 化方向、互为独立的磁场信号 H1，H2 和 H3.这样方程组（2）便可扩展方程组（3）或更多。
Metronix 公司为其研发生产的 GMS-07e 综合电磁法观测系统搭配了功能强大的软件处 理系统 ProcMT。通过该软件可以高效快速的处理 MT、AMT、CSAMT 及 EMAP 数据，该软件的
强大功能通过以下方式体现： 1、 简单快捷的数据导入功能，只需将原始数据直接拷贝到软件测点文件夹种即可； 2、 随时查看原始时间序列，轻松删除质量不好的数据段，而且可以通过检查每个时间 窗口的功率谱函数，然后自定义处理目标频率表避免处理受人工干扰大的频点； 3、 为所用测点设置统一处理参数，然后实现 P 处理功能，最大程度提高了处理速度和 便捷性。 4、 开放式的处理程序，Metronix 公司开发的所有处理软件的源代码都是免费向所有用 户开放的，用户可以根据需要增加处理模块。 5、 提供了多种处理参数供客户选择，并采用了多种先进的数据处理方法，提高了在不 同环境条下的数据处理质量。 6、 ProcMT 强大的处理功能既可满足具有高理论水平的科研机构进行精细处理的要求， 又可满足生产单位在繁重的野外工作中进行快速批量处理。
参考文献：
1. 刘国栋， 电磁法勘探仪器 北京欧华联科技有限责任公司 2010 . 2. 刘国栋、陈乐寿，大地电磁研究 地震出版社 1985. 3. N.Nabighian, Electromagnetic methods in applied geophysics ： application and part B SEG Books, 1993.
ADU-07e 的频带为 256kHz-DC，基本覆盖了可用于地下勘探的全部电磁波频带范围。为 了适应不同应用目的，ADU-07e 分成三个观测频段（图 2）：
ADB HF ADB MF
ADB LF
频率
周期
图 2 ADU-07e 各种数据板的记录频带示意图
高频板（ADB HF）：256kHz-1Hz，可延至 100 S； 中频板（ADB MF）：20kHz-1000 S； 低频板（ADB LF）: 1kHz-DC 每个频段的 ADB 板都配置两个 24 位 A/D 转换器，以保证频段范围内的高分辨率。
5. 具有多种抗干扰功能。
例如，低频板有六个模拟滤波器，其中四个根据电极接地电阻设置滤波参数，滤除高频 干扰，两个根据记录频带设置滤波参数，滤除工业频率等干扰。通过磁耦合阻断数字电路对 模拟电路的干扰[1]（图 4）。
6.简单快捷的操作和连接
无需专门配备操作软件，可通过任意一款浏览器通过局域网对 ADU-07e 主机进行操作， 设置各种测量参数。并可以通过有线、无线或其它通讯方式进行连接，使得 ADU-07e 具备 了强大的适应能力和实用性。
磁通门磁力仪
图 9 超低频——全频带 MT 设置
3. 其他观测结构（略）
五、张量 CSAMT
目前国内所用的 CSAMT 是由一组电偶极子和发射机及控制箱共同组成的发射系统（图 10），它发射的是单一极化的电磁场 H，在地面观测 H 场信号及其在地下感应的 E 场信号， 只能计算标量阻抗值 Z，适合探测水平层状一维构造，并且在以发射偶极子为中心的 30°范
2. ADU-07e 有 10 个观测道
由于每台 ADU-07e 都配有 10 个观测道，每个观测道都可设置多种采样率，所以用户可 以根据自己的需要配置一种、两种或三种观测频段的 ADB 板。
3. ADU-07e 是完全的模拟化系统：
ADU-07e 由最多 10 块 ADB 板，CPU 板，时钟模块，标定模块和电源板组成，所有的板 （模块）都安插在底板上，组成一个完全的模块化系统（图 3），这非常便于更换和检修。
现将 FMS-06e 做一简述，其余类型磁棒只在记录频带上有差别： MFS-06e 频宽 10,000Hz-10,000 秒，覆盖了 MT 和 AMT 的频带范围，其噪声功率谱在磁 平静日时比天然场源的功率谱低 10-100 倍，图 6。
功 率 谱 位
频率来自百度文库Hz）
图 6 MFS-06e 自身噪声谱和天然场功率谱对比
图 7 四个测点观测野外装置
图 8 一台 ADU-07e 主机同时观测的四个测点上的大地电磁场信号
2. 超低频观测装置
ADU-07e 的三个数据观测道用于记录感应传感器（MFS-06 或 MFS-06e）的磁场信号 Hx1,Hy1 和 Hz1，三个数据观测道用三分量磁通门传感器（FGS-03）记录低频和超低频磁场信 号 Hx2，Hy2 和 Hz2，两个数据观测道用于记录电场信号 Ex 和 Ey（图 9）
离外的全空间范围内进行观测。 为了提高信噪比，可增加叠加次数。 Metronix 发射系统的控制箱内置与接收系统性能完全一致的 ADU-07e。发射信号预先置
入控制箱 TXB-07，并由 CPU 计算出频谱分布，ADU-07e 将接收信号和当地的天然电磁信号 一并记录，也由 CPU 计算出频谱分布，发射信号频谱和接收信号频谱相关的频率参与计算 CSAMT 参数，这样就排除了电磁噪声干扰。
噪声功率谱（实线）要比磁平静日时的天然场功率谱（虚线）低 10-100 倍
Metronix 公司研发的感应式磁场传感器采用极特殊的线状的、相互高度绝缘的高导磁率 软磁材料做磁芯，以提高扩展频带范围和提高灵敏度，在感应器内置高度负反馈的前置放大 器以降低噪声和提高稳定性，其间软波放大器在低频段时开启，以补偿传输器的感应电动势 随频率降低而成 45°下降的趋势。经过精心设计和计算机模拟以及特殊的软磁性材料和精 密的加工过程，Metronix 公司的感应式磁场传感器具有极宽的频带，非常低的噪声，很高 的灵敏度和平坦的频率响应以及极高的温度稳定性和时间稳定性，同一型号的、任何两支磁 场传感器的所有参数都是完全一致的。
图 1 GMS-07e 大地电磁测深系统
一、ADU-07e 的主要特点
1. ADU-07e 全频段电磁观测系统：
用于地下勘探的电磁波频率为 1,000kHz-10,000S。其中 10kHz-1,000kHz 称为无线电 MT （RMT）主要接收无线电台发射的电磁波；10Hz-50kHz 称为声频 MT（AMT）， 主要接收大 气层雷电活动产生的电磁波；10,000S-10kHz 为 MT+AMT，主要接收太阳活动和大气层雷电 活动产生的电磁波，它是大地电磁主要频带；1kHz-100,000S 称其为超低频 MT。
二、磁场传感器的主要特点
作为 MT 和 AMT 法的天然场源，变幅非常小，在磁平静日时 0.1Hz-10Hz 磁场变化幅度 仅有 0.001nT，而且覆盖的频带又非常宽，仅就 MT 和 AMT 法而言其频带就宽达 8 个数量级 （1,000Hz-10,000 秒）[2]。观测这种频带目前最理想的是感应式磁场传感器，但频率响应能 达到或接近达到 8 个数量级的只有 MFS-06e（10,000Hz-10,000 秒）和 MFS-07e（50,000-1,000 秒 ）。 目 前 Metronix 公 司 有 四 种 磁 场 传 感 器 覆 盖 了 探 测 用 的 电 磁 波 全 部 频 率 范 围 （300kHz-200,000 秒）图 5。
围内不能进行观测。
图 10 标量 CSAMT 设置
众所周知，一般情况下地下为二维构造或三维构造，电磁关系式为：
������������ ������������������ ������������������ ������������������ ������������ ������������ = ������������������ ������������������ ������������������ ������������ ������������ ������������������ ������������������ ������������������ ������������
Zxy Ex2 Hy1 Ex1Hy2 Hx1Hy2 Hx2 Hy1
Zyx Ex2Hy1 Ex1Hy2 Hx2Hy1 Hx1Hy2
可见此时在同一测点同时观测相互垂直的两对磁场分量 Hx1、Hy1，Ex1、Ey1 和 Hx2、Hy2,Ex2、
Ey2，便可解出四个张量组成值 Zxx ， Zyy, Zxy ， Zyx ，同时可在发射偶极子周围一定距
四、ADU-07e
通常 MT 和 AMT 仪只有 5 个数据观测道，3 个用于记录磁场 Hx，Hy 和 Hz，两个记录 电场 Ex 和 Ey。由于 ADU-07e 具有 10 个数据采集道和 3 种不同频带的 ADB 模拟电路板，因 此可以组成不同的野外观测结构：
1. 四点同时观测结构
同时观测四个测点需要 8 个数据观测道记录电场信号 Ex1、Ey1，Ex2、Ey2，Ex3、Ey3，Ex4 和 Ex4；两个数据观测道记录磁场信号 Hx 和 Hy（图 7），四个测点共用 Hx 和 Hy 计算各自的 张量阻抗。这种观测结构 ADU-07e 配置 10 块高频 ADB 板（ADB HF）或中频 ADB 板（ADB MF）， 主机 ADU-07e 周边的卫星站配置双倍前置放大器，由电缆同步，点距不大于 100m。
Zx1 ZxxHx1 ZxyHy1 Ey1 ZyxHx1 ZyyHy1 Zx2 ZxxHx2 ZxyHy2 Zy2 ZyxHx2 ZyyHy2
于是张量阻抗值:
Zxx Ex1Hy2 Ex2 Hy2 Hx1Hy2 Hx2 Hy1
（3）
Zyy Ey1Hx2 Ey2Hx2 Hx2Hy1 Hx1Hy2
新型 GMS-07e MT 仪和张量 CSAMT
俞历 朱自串 北京欧华联科技有限责任公司
德国 Metronix 公司积 36 年研发和生产大地电磁仪的基础上，于 2008 年和 2009 年相继 推出第七代产品 GMS-07 和改进版和 GSM-07e 大地电磁测深系统，2011 年又推出当今世界 上唯一的三组偶极子发射的张量 CSAMT 可控源电磁观测系统。在过去三年半时间，国内已 先后定购了 60 套 GMS-07 和 GMS-07e 电磁观测系统，并在不同领域获得应用，得到用户的 一致好评。 GMS-07e 主要由主机 ADU-07e、磁场传感器、电极和软件系统组成，总重 38kg（图 1）
图 3 ADB LF 模拟电路原理图
4. ADU-07e 是完全的网络化系统：
可多达 32 台 ADU-07e 组成网络观测系统，由高精度 GPS 同步；ADU-07e 可通过因特网
或局域网遥控，包括工作任务和参数设置，数据下载、传输和处理，故障诊断；可通过优盘， 手机或笔记本电脑输入或设置工作任务和参数以及下载观测数据。
（1）
称为张量阻抗关系式。 除了极高频率之外，Ez 分量是很小的，很难观测到。因此张量阻抗关系归结为：
Ex ZxxHx ZxyHy Ey ZyxHx ZyyHy
（2）
在二维或三维构造情况下，电场 Ex 不仅由 Hy 感应出，而且部分由 Hx 感应出，由 Hy
感应的 Ex 依赖于张量阻抗 Zxy ，其他三个张量阻抗值 Zxx ， Zyx ， Zyy有类似的依赖关
系。 可见，从公式（2）中的两个代数方程无法解出四个张量阻抗值，如果有解至少要有两组
相对独立的变化磁场值 H1 和 H2[3]。 Metronix 公司最近研发出由三对电偶极子和发射机及控制箱组成的发射系统图 11.
图 11 三组发射偶极子
发射机在控制箱下可分别向三对电偶极子发送或循环发送不同的电流，从而产生不同极 化方向、互为独立的磁场信号 H1，H2 和 H3.这样方程组（2）便可扩展方程组（3）或更多。