电磁波ct说明书

EWCT-1孔间电磁波层析成像仪
使用手册
中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院
2012年编写
目录
前言 (3)
1 系统主要技术参数 (4)
2 系统简介 (4)
2.1发射机 (5)
2.1.1 发射机结构 (5)
2.1.2 发射机连接 (7)
2.2接收机 (8)
2.2.1 接收机结构 (8)
2.2.2 接收机连接 (9)
2.3天线 (10)
2.4数据采集处理机 (10)
2.5功率指示器 (11)
2.5.1 功率指示器组成 (11)
2.5.2 使用 (12)
3 仪器连接与使用 (13)
3.1系统连接 (13)
3.2发射机系统连接使用 (13)
3.2.1 连接使用步骤 (13)
3.2.2 注意事项 (14)
3.3接收机系统连接使用 (14)
3.3.1 连接使用步骤 (14)
3.3.2 注意事项 (15)
3.4采集使用 (15)
4 仪器维护 (21)
4.1仪器正常工作时状态 (21)
4.2锂电池使用注意事项 (21)
4.3正式工作前的最后检查 (21)
4.4常见故障分析 (22)
4.5仪器的维护 (22)
5 仪器保修 (23)
前言
非常感谢你选用中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院研制的EWCT-1型孔间电磁波层析成像仪。

孔间电磁波层析成像仪是地球物理CT技术的一种，它是通过测量透过两钻孔的电磁波能量的吸收衰减量，并通过计算机对观测数据进行层析成像处理，重建两孔间介质电磁吸收系数图像，根据介质电磁特性与地下介质的地层、构造的相关关系，重构地下结构与构造的地质剖面图，可用以探测矿体、溶洞、破碎带……等各种地质体的分布，圈定其边界，确定其产状和延伸。

EWCT-1型孔间电磁波层析成像仪设计轻便、性能可靠，它将数据采集管理和层析成像处理紧密连为一体，实现了数据采集、管理与成像处理的一体化。

该仪器与当前其它型号的电磁波仪器相比，具有以下特点：
1.探头内部电路板采用贴片电路设计，故障率低；
2.采用宽频带设计，工作频点的频率偏差小于5Hz；
3.采用一次性锂电池作电源，保证仪器工作电压稳定、现场工作方便；
4.耗电省、功率大，发射机电源为2节2号3.6V锂电池，功率大于10W。

5.体积小，采用最新的无线电子元器件和技术设计线路，大大缩小了井下仪器的尺寸，使发射和接收更趋于点偶极子，具有较高的屏蔽性能，分辨力更强；
6.地面采用高强防水仪器箱设计的数据采集，集采集、管理、成像处理为一体，可现场直接成像。

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单位：中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院
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1 系统主要技术参数
2 系统简介
EWCT—1型仪器系统包括：发射机、接收机、数据采集处理机、功率指示器、天线、测井绞车(带电缆)二台，井口滑轮二台。

图1、图2为仪器的全貌。

图 1
图 2
2.1 发射机
2.1.1 发射机结构
发射机的功能是向周围介质辐射电磁波。

发射机装在一个密封的无缝钢管之内，钢管的两端分别接发射天线(上天线和下天线)。

发射机结构分成内管和外管，内管
上装有发射机整个电路，外管起密封防水作用。

图3为发射机及上下天线结构图。

图3 发射机结构图
① 外管：为一根无缝钢管。

② 天线插座：位于外管下端，天线插座内装有高频转换插头座。

利用专门配备的套
筒扳手，可将高频转换插头座卸出来。

③ 连接螺环：位于内管上端，内管装入外管里后，用这连接螺环将内外管连为一体；
④ 内 管：上面装有发射机全部电路。

⑤ 输出插头：位于内管下端，为高频功率输出端口，它经过高频转换插头座将功率
馈送到上、下天线上。

⑥ 晶振插件：它是发射机的振荡源，EWCT —1型仪器发射机共有10个工作频率（分
图4
发射机外管
别为3、4、6、8、12、16、24、32、28、64MHz）,全部集成在一起，通过调整控制开关进行频率的转换，如图4所示。

⑦ O型密封胶圈。

⑧电池:发射机用2节锂电池，发射工作电流300mA，可连续累积工作24小时左右。

⑼连接插座：位于内管上端。

它是内管与外管的连接部件，上面有三道防水密封O 型胶圈。

内管装入外管内后，用连接螺环③连接拧紧。

⑽插头座：它是发射机功率输出的开关,也是上天线连接端。

它上面还装有插头座，插入连接插座⑿后，用它所带的螺环⒀拧紧，便使发射机输出功率。

⑾保护盖：
⑿短路插头底座：它是发射机的上天线。

⒀螺环。

⒁外管天线插座。

⒂下天线插头底座：它是发射机的下天线。

⒃重锤。

2.1.2 发射机连接
1．从外管①的上端抽出内管④，装入2节锂电池⑧。

注意：装入电池时，要防止弄破电池外皮绝缘层，而造成电池局部短路。

2．根据选择的频段，拨动相应的开关来实现。

3．将内管④插入外管①中，拧紧连接螺环③。

发射机的密封防水靠连接插座上的三道胶圈。

胶圈要保持干净，不要粘上沙土，有缺损及时更换。

胶圈上应抹上硅脂润滑，使内管连接插座⑾容易推入外管中。

4．将短路插头底座⑿插入上天线插座⑽，插入时应对准定位销。

第一道胶圈推入后再拧动螺环⒀。

拧动螺环⒀时，中间的底座⑿不应跟着一起转动，螺环拧到只有1mm左右间隙时才算拧紧。

在整个拧入过程中，其底座⑿千万不要转动，否则要拧断里面的插针。

短路插头插入后，发射机便开始工作，输出高频功率。

所以在插入前，在天线插座⑤上应先接上下天线或者功率指示器，否则有可能会损坏发射机的输出级电路。

2.2 接收机
2.2.1 接收机结构
接收机的功能是接收介质中传播过来的电磁波。

接收机也装在一个密封的无缝钢管之内，它的下端接接收天线，上端接电缆，经电缆与数据采集器相连。

接收机结构也分成内管和外管。

内管上装有接收机整个电路，外管起密封防水作用。

图5为接收机及电缆接头结构图。

接收机外管
电缆接头
图5 接收机结构图
⑴外管：为一根无缝钢管。

⑵天线插座：同发射机。

⑶连接螺环：同发射机。

⑷内管：上面装有接收机全部电路。

⑸输入插头：位于内管下端，它是高频讯号的输入端口，接收天线上感应下来的高频讯号经高频转接插头输送给它。

⑹晶振插件：它是接收机的本机振荡源，同发射机一样，也有10个工作频率（分别为3、4、6、8、12、16、24、32、28、64MHz），全部集成在一起，通过调整控制开关进行频率的转换，如图6所示。

图 6
⑺ O型圈
⑻电池：接收机用2节锂干电池，接收机工作电流100mA，可工作36小时左右。

⑼连接插座
⑽电缆连接插座
⑾保护盖
⑿滤波器：位于内管上端，它的作用有三：一是阻止电缆上的高频讯号进入接收机内；二是内管与外管的连接部件；三是通过上面装有四芯插座(带定位销)与电缆接头⒀相接。

⒀电缆接头底座：它焊接在电缆上，是一个四芯插头(带定位槽)，当将它插入滤波器⑿并拧紧螺环⒁后，便使接收机开始工作，且接通了接收机与地面数据采集器的联系。

⒁螺环
⒂外管天线插座
2.2.2 接收机连接
1．从外管①的上端抽出内管④，装上2节锂电池。

装入电池时，注意要防止弄破外皮绝缘层和防止正极碰内管内壁，而造成短路。

2．根据选择的频率，拨动相应的开关来实现。

4．将内管④插入外管①中，拧紧连接螺环③，接收机的密封防水靠滤波器上的三道胶圈，胶圈要保持干净，不要粘上沙土，有缺损及时更换。

胶圈上应抹上硅脂
润滑，这样容易推入外管中。

5．将电缆接头底座⒀与滤波器⑿相接，插入时应对准定位销。

第一个胶圈推入后再拧动螺环⒁，螺环⒁拧到只有1mm左右间隙时才算拧紧。

在整个连接过程中，要防止其接头中间的底座⒀转动，否则会拧断里面的插针。

2.3 天线
发射天线的功能是将发射机输出的高频电能转换成电磁波能量辐射出去，而接收天线则是接收机的传感器，感应空间的电磁波能量。

发射天线采用偶极天线，分成上天线和下天线，接收机采用鞭状天线。

发射下天线和接收天线结构相同。

天线的一端接重锤，用M5螺钉相连接。

天线另一端接发射机(或接收机)的天线插座。

天线上的插头插入天线插座后，用螺环拧紧，插头上的密封胶圈防水密封。

发射上天线的两端分别接发射机短路插头和尼龙绳接头，都用M5螺钉相连接。

下表列出了仪器的各种连接线的规格、长度及用途。

2.4 数据采集处理机
数据采集处理机的主要功能是将接收机送来的直流模拟讯号(该讯号与接收的场强有关)，进行采样转换成数字讯号,然后进行校准、存储、显示、处理、成图、
传送。

图7为面板的结构图。

图7 面板结构图
⑴液晶显示屏：在采集机面板中部为6.4英寸标准彩色液晶显示屏，用作为本机的显示器；
⑵采集器键盘：为了适应于野外的工作条件,采用全密封式金属键盘，共有16个密封式按键。

⑶信号输入插座
⑷ USB1插口
⑸ USB2插口
⑹充电插口
⑺电源开关
⑻散热孔
2.5 功率指示器
2.5.1 功率指示器组成
它是一个简单的功率计和场强计，可作为检查发射机的测试仪器。

组成包括：
①高频输入插座：与发射机内管的输出插头或外管上的天线插座相插接，用于定量检查发射机输出功率；
①拉杆天线：它用来感应发射天线附近的电磁场，用于定性检查发射机系统工
作正常与否；
②功率指示灯：一共有四个发光二极管, 分别对应电源、1W、3W、10W；
③电源按键开关；
④电池盒盖(背面)：里面装有一节7号干电池。

图8为功率指示器面板的结构图
图8 面板结构图
2.5.2 使用
1.定量检查发射机输出功率：功率指示器的高频输入插头插接到发射机的输出插头或天线插座)上，使发射机开始工作，按下功率指示器电源开关，若四个指示灯全部亮，说明发射机输出功率≥10W；
2.定性检查发射机系统工作状态：发射机接上、下天线后并开始工作，拉出功率指示器的拉杆天线，将拉杆天线靠近发射天线，按下电源开关，此时四个指示灯全亮，说明发射机系统工作正常，正在辐射电磁波；
3.电池更换：拧下电池盒盖上的二个M2平头螺钉，从电池扣上取下旧电池，换上新电池。

3 仪器连接与使用
3.1 系统连接
图9 孔间层析观测现场布置图
3.2 发射机系统连接使用
3.2.1 连接使用步骤
1．根据所选定的工作频率选择好天线，按图6连接发射机系统，依次为绞车电缆—-尼龙绳—-上天线—-发射机—-下天线—-重锤。

先不要插上短路插头和下天线插头。

2．按发射机连接使用操作步骤操作，使发射机工作。

3．先将功率指示器接到发射机的天线插座②上，然后插上短路插头，定量检查发射机输出功率。

如怀疑天线插座内的转换接头有问题，可拔出内管进行检查。

发
射机正常时功率指示器的四个指示灯全亮。

检查完后先拔下短路插头，后取下功率指示器。

注意，每次检查都应先接功率指示器，后接短路插头；先拔下短路插头，后取下功率指示器。

4．先接下天线，后插短路插头和上天线，整个发射系统便工作。

拔出功率指示器的拉杆天线，进行定性检查。

此时若功率指示器的四个指示灯全亮，说明发射系统工作正常，便可将仪器放入钻孔中，投入使用。

5．结束工作时，卸开所有连接处的螺环，拔下短路插头和下天线,抽出内管,取出电池，再将内管推入外管中后拧紧螺环。

所有接插头需保持干净，拧上保护罩。

3.2.2 注意事项
1．在连接过程中，所有接插头均要保持干净，不要进沙土，以免接触不良。

O 型胶圈上应抹些硅脂。

2．短路插头插入插座时应对准定位销，将插头底座推到底(至少第一个胶圈被推入)，然后拧紧螺环。

在此过程中，应注意其底座不能转动，以防拧断插针。

3．所有螺丝扣应保持干净，不能粘有沙土。

螺环拧紧过程中，如感到难拧，千万不要硬往里拧，应退出来清理丝扣,否则会造成丝扣拧坏和螺环被卡住。

4．为了保证天线在钻孔中伸直，最好进行提升观测，但为了提高工作效率，在钻孔较直的情况下，也可以进行下放测量，可一定要注意天线不要被盘起来。

5．发射机的深度记录点定于发射机外管下端的天线接头处，即发射机的馈电点。

3.3 接收机系统连接使用
3.3.1 连接使用步骤
1．按图9连接接收机系统：数据采集处理机-—-绞车电缆—-接收机---接收天线—-重锤。

2．按接收机连接使用操作步骤，使接收机工作。

3．结束工作时，卸开所有连接处的螺环,拔下天线和电缆接头，抽出内管，取出电池，再将内管推入外管中后拧紧螺环。

所有接插头需保持干净，拧上保护罩。

3.3.2 注意事项
1．同3.2.2节发射机的1、2、3、4；
2．接收机的深度记录点定于外管下端的天线接头处，即接收机的馈电点
3.4 采集使用
3.4.1 采集准备
充电和电池：使用前请给主机充足电，充足电后可工作约10小时；电池准备，发射和接收探头各需要2节3.6V锂电池，发射探头比较耗电，一对电池约可用24小时，因此有必要准备较多电池。

发射和接收天线频率选择：目前可供选择的频率有：3、4、6、8、12、16、24、32、48、64MHz。

可依据采集工区的地质情况选择合适的频率，频率选择的一般原则是能穿透最长距离的最高频率。

系统检查：确认主机，线缆，探头等完好并检查好系统稳定性，带上鼠标、油膏、对讲机等必备用品。

观测系统的设计：可根据相关要求进行设计，一般可参考以下步骤：第一，水平同步从井口到井底，再水平同步从井底到井口。

可检查两次数据采集的吻合程度并初步确定异常的深度。

第二，对称做两次斜同步，角度可20～30度。

水平同步和斜同步之后异常的分布可得到初步确定。

第三，定发（或定收）：固定发射探头，移动接收探头采集，可以根据需要确定每一轮发射探头的移动距离，在有异常的地方可复核采集。

采集时每个点宜停顿1秒左右。

系统连接和扫孔准备，连接探头时需要涂上油膏并拧紧防水，连接顺序一般是先连接下天线，再连接上天线。

探头下孔前需要先扫孔确定探头放下后不会被卡住。

当一切准备好之后即可打开主机开始设置、采集。

3.4.2参数设置
1.软件主界面如图10，可进行参数设置，监控采集，CT反演和CT成像。

参数设置必须第一步进行，之后才能进行监控采集，CT反演和CT成像在工作电脑上进行会更方便。

直接点击“采集设置”即可进入参数设置界面。

2.参数设置界面
图11 钻孔CT成像系统参数设置界面
系统里面任何扫描方式下的采集文件数据排列方式都一样（第1列发射探头深
度，第2列接收探头深度，第3列采样值）。

而1.1.T1系统的定点和同步的采集文件
数据排列方式不一样，这是为了方便后期处理，以下详细说明相关设置。

扫描方式和扫描方向每次都必须重新设定（选择好并待后面参数填写好后点击“确认”即可）
“断面坐标原点”指两个孔之间的水平距离，如果野外不明确，建议这样快速表示，如：11-12,表示11孔和12孔之间孔间距。

发射机起，止深度指采集开始和采集结束时发射探头的深度位置，如果扫描方式是“定发”则这两个深度应该是同一个数；接收机起，止深度的设定同理如果扫描方式是“定收”则这两个深度应该是同一个数。

采集文件编号的设定应该简单明确，一般这样约定：定点的采集文件编号由三个数确定，如：11-12-25 表示11孔所在探头固定，12孔所在探头移动，定点端的固定深度位置为25米深；同步的采集文件编号由四个数确定，如：11-12-50-55 表示11孔发射，12孔接收，11孔开始采集的深度位置为50米，12孔开始采集的深度位置为55米。

这样待粉色底框的参数都设置好后即可点击确定完成参数设置。

以上这样可以简单快速设置参数，在后期的处理人员只需要稍微对断面坐标原点和扫描文件编号调整即可进行处理解释。

下面用实例说明“断面坐标原点”和“采集文件编号”的实际对应。

图12同步采集文件实例
这是一个同步的采集文件，10号孔发射，12号孔接收，10号孔开始深度位置为613米，12号孔开始采集深度位置为603米，1012就表示10，12孔之见水平距离，后期只需要将“1012”全部替换为真实孔间距即可。

图13 定点采集文件实例
这是一个定点的采集文件，10号孔所在探头孔固定在590米深度，13号孔所在探头开始深度位置为620米，后期处理时应明确10号孔和13号孔那个孔在剖面的起始端，再对“1013”数据进行替换和处理文件头即可。

“1013”数据按照现在反演处理软件一般替换为0或孔间距。

比如实际成图剖面时13号孔在起始端，则上面文件应处理成这样：
第一行 23 590 28 表示剖面固定探头横坐标为23米，纵坐标为590米，共采集28个数据；下面采集文件主体第一行表示移动探头的横坐标为0，移动探头的纵坐标依次从620到593，第三列为采样值。

图14 定点采集文件处理实例
图15 钻孔CT成像系统1.1T1参数设置界面
在设置参数时候粉色底的这一栏是必须全部填写的，其它的可选择性填写（不设定也可以正常采集和处理）。

填好参数点击“确认”即可，也可同时点击“保存参数文件”这样所填写参数保存到D盘根目录下的参数文件.txt文件里，下次只需要点击“打开参数文件”即可调出所填参数，但是注意粉色底框的参数除了扫描点距每次采集前基本上都需要重新设定一遍。

D盘下面有一个“gyy1-2”文件夹作为采集数据存放目录，如果没有请建立，每一期工程结束后宜将此目录下文件全部复制出去并删除该目录下的所有文件。

填写参数时约定深度是正数，深度向下深度数据逐渐变大。

以上这些参数必须逻辑一致且符合常规。

比如扫描方式是定发，则发射机起，止深度就必须是一样的正数。

扫描方向向下，则对应的发射机或接收机的起，止深度就必须是一个相对较
小的数和一个相对较大的数。

3.4.3监控采集
图16 钻孔CT成像系统监控采集界面
扫描文件参数这一栏显示已经设置好的参数，这里不可修改，如果有错应返回重新设置参数。

红色，蓝色图标可定性表示发射探头，接收探头的起始位置和移动变化。

点击采集准备后即可进行数据采集，点击显示后框内将对信号连续显示，点击数据采集即可瞬间将数据记录下来并在采样值这一栏显示出来，对比这两栏数据即可现场监控采集。

每点击一次数据采集将采集一次数据，当发射机深度或接收机深度数据到达目标以后即可点击“停止”结束采集（发射机深度和接收机深度里显示的是即将采集的数据，最后一个点在收到采集结束提示时一般需再点击一次“数据采集”，如果不想这里提示采集结束，只需要在设置参数时将采集的边界扩大一点即可），点击“停止”后系统将自动保存数据。

关闭当前采集窗口，重新设置参数即可进行下一次采集。

3.4.4 CT反演和成像
使用说明在软件的帮助菜单中。

4 仪器维护
4.1 仪器正常工作时状态
1．仪器连线、采集器监测状态下，数据采集器上应显示-130分贝，为仪器噪声。

2．接上接收天线后在发射机没有工作时，因为有外界干扰讯号存在，此时会显示一个-110～-128分贝时大时小的干扰值。

3.发射机一旦工作，接收机立即会显示一个较稳定的讯号值。

4.发射机和接收机二者紧靠在一起时, 数据采集器上应显示-20分贝左右的信号值。

4.2 锂电池使用注意事项
发射机和接收机均使用ER26500 SIZE C 型2号锂电池，建议购买联系方式：北京市海淀区知春路132号中发大厦2120北京永通富盛电子产品经营部，邮编100086，电话0108—2623513，传真2623562，手机1300 1982759，联系人：刘瑞祥。

贮存寿命长 ( 5年以上 )，温度范围宽（-55°+85℃)。

新的锂电池，由于锂表面有一层防止自放电的保护层，在刚启用时, 其电压偏低( 约2.5V/节)，要通电20分钟后，电压才升到正常电压。

锂电池的放电曲线极为平坦，放电中电压几乎保持不变，一旦电压下降，说明电池已快用尽，应该马上更换电池。

发射机工作电流约300mA，接收机的工作电流约100mA，一组电池能工作24小时以上。

发射机用2节锂电池，当电压低于5V时，需换新电池。

电池严禁短路。

电池装入发射机和接收机内管中时，小心不要将电池外壳上的塑料层弄破，以防电池负极与内管相碰,造成短路。

短路后，电池会发热、破裂、燃烧，用户千万要注意。

4.3 正式工作前的最后检查
给接收机装上电池，装上下天线，将接收机与数据采集器连接起来。

将整套仪器按野外工作布置连接。

在发射机关闭状态时, 若接收机正常，采集器上应显示-110～-128dB左右的数据，外界有干扰的话，会显示不定跳动的干扰值，这说明接
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收机与数据采集器正常。

将发射机打开处于工作状态, 并将发射机和接收机靠在一起时,观测值应 -20dB左右。

用信号检测器检查发射机，天线接触探管外壁时可同时点亮4个指示灯。

4.4 常见故障分析
井场常见故障绝大多数是各连接处，如井下探管与天线，电缆的接插头、绞车与数据采集器连线，绞车上的集流环，井下仪器内的电池夹，等处接触不良、断路、短路、漏水和绝缘不好所造成的。

电路本身出现故障的几率很小，所以如出现仪器工作不正常时，应首先检查上述各连接处，排除上述各处出现故障的可能性之后，才能怀疑电路内有问题。

4.5 仪器的维护
良好的维护保养是仪器正常工作的保证。

仪器各连接处的接触良好和密封防水良好是与连接处的清洁、干燥、光洁度和胶圈挤压程度是密切相关的。

所以应注意： 1．仪器从井下提出后，必须擦洗干净，尤其是探管两头的插座、天线插头、电缆接头的插针内外圆壁和丝扣一定要保持干净,随时罩上保护罩，日常也要定期检查。

2．使用和装卸要细心，不要乱磕乱碰，以免碰坏了各接插头座的内外圆壁和丝扣。

3．连接过程中要仔细检查O形胶圈，看其是否有缺损，是否没有鼓出槽面 (鼓出高度应为0.2mm左右 ) 和是否糊满油泥，如果是的话，便要换胶圈或清洗油泥，更换清洗后在胶圈上要抹些清洁的硅脂。

4．连接过程中，要经常检查内管上的螺钉是否松动退出，如果松动退出要及时拧紧，以免内管被卡在外管内取不出来。

5．除非仪器出现电路故障需打开修理外，平时不要打开内管的盖板和打开采集器等机箱。

仪器出现故障时，除非有专业仪器修理人员及相应设备,请不要轻易焊动电路板上的元件。

必要时送回我处修理。

6．仪器不使用时应将电池取出,各接插头座处擦干净、上油、放置干燥处。

仪器内管要密封在外管内，不要取出放在外面。

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