瞬变电磁法探测原理
瞬变电磁法原理
瞬变电磁法原理
瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，简称TEM）是一种地球物理勘探方法，利用地下电阻率差异来探测地下结构的一种有效手段。
瞬变电磁法原理是基于法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程组，通过在地面上设置发射线圈和接收线圈，利用电磁场的感应效应来获取地下介质的电阻率信息。
在瞬变电磁法中，发射线圈产生的瞬时电流会在地下引起瞬时变化的磁场，这个瞬时变化的磁场会感应出地下的涡电流。
这些涡电流会产生自己的磁场，而这个磁场又会感应出接收线圈中的感应电压。
通过测量这个感应电压随时间的变化，就可以得到地下介质的电阻率信息。
瞬变电磁法原理的关键在于瞬时变化的电磁场。
由于地下介质的电阻率不同，对瞬变电磁场的响应也不同，因此可以通过测量感应电压的变化来推断地下的电阻率分布。
一般来说，导电性较好的地层会对瞬变电磁场产生较大的响应，而绝缘性较好的地层则会对瞬变电磁场产生较小的响应。
瞬变电磁法原理的优势在于其对地下较深部分的探测能力。
由于瞬变电磁法所产生的磁场变化非常快，因此可以感应出地下较深部分的涡电流，从而获取较深部分的电阻率信息。
这使得瞬变电磁法在地下水资源、矿产资源、地质构造等方面有着广泛的应用前景。
总的来说，瞬变电磁法原理是基于电磁感应定律和麦克斯韦方程组，利用瞬时变化的电磁场来感应地下介质的电阻率信息。
通过测量感应电压随时间的变化，可以推断地下的电阻率分布，从而实现对地下结构的探测。
瞬变电磁法在地下深部探测方面具有独特的优势，对于地质勘探、矿产资源勘查等具有重要的应用价值。
瞬变电磁法的简介、发展概况和发展方向
一、瞬变电磁法简介瞬变电磁测深法(Transient electromagnetic methods)或称作时间域电磁法(Time doman electromagnetic methods)，简写为TEM或TDEM。
它是利用阶跃形波电磁脉冲激发，利用不接地回线向地下发射一次场；在一次场断电后，测量由地下介质产生的感应二次场随时间的变化，来达到寻找各种地质目标的一种地球物理勘探方法。
瞬变电磁法的测量原理是利用不接地回线(或电偶源)向地下发送一次脉冲磁场(或电场)，即在发射回线上供一个电流脉冲方波，方波后沿下降的瞬间，将产生一个向地下传播的一次瞬变磁场，在该磁场的激励下在地质体内产生涡流，其大小取决于该地质体的导电能力，导电能力强则感应涡流强。
在一次场消失后，涡流不能立即消失，它将有一个过渡过程(衰减过程)，该过渡过程又产生一个衰减的二次场向地下传播。
在地表用接收线圈接收二次磁场，该二次磁场的变化，将反映地下介质的电性情况，在接收机中按不同的延迟时间测量二次感应电动势，得到二次场随时间衰减的特性。
瞬变电磁法都是通过一次磁场激发二次涡流场来分析地下的各种地质情况，但时间域电磁法相对于频率域电磁法的最大区别在于瞬变电磁测深法是在一次场断电后测量纯二次场，不存在一次场的干扰。
另外，从傅立叶变换可知，一个阶跃形脉冲实际上是由各种高频和低频谐波叠加而成的，产生的场是一种宽频带电磁波场，因此与频率域电磁法相比，瞬变电磁测深法具有以下优点:(1)断电后观测纯二次场，可以进行近区观测，减少旁侧影响，简化了测量数据资料的处理工作，提高了探测能力和精度;(2)可用加大功率的方法增强二次场信号，提高信噪比，从而增加勘探深度;(3)穿透高阻层能力强;(4)由于采用人工源方法，随机干扰影响小;(5)采用重叠回线装置工作，可以避免地形影响;(6)线圈形状、方位要求相对不严格，测地工作简单，工效高;(7)由于测磁场，受静态位移的影响小;(8)通过多次脉冲激发，场的重复观测叠加和空间域多次覆盖技术的应用，可以提高信噪比和观测精度;(9)可以通过选择不同的时窗窗口进行观测，有效地压制各种噪声，可以获得不同勘探深度的信号，使剖面与测深工作与一体。
瞬变电磁详细原理
I 0
AR b
3 2
2
20
5 / 2 5 / 2
t
2007 吉林大学
晚延时的衰减曲线
重叠回线与中心回线曲线对比
中心回线
非磁性均匀半空间电动势响应
0 t /( 0 a )
2
0
3
近区或晚期条件
0.01 τ 0 3 中区或晚期条件
重叠回线
0 0 . 01
2007 吉林大学
TEM探测流程
激发源 发射机 信号检测 （接收机）
探测对象
理论模型 正演计算
反演解释
数据处理
2007 吉林大学
TEM信号向地下扩散示意图
早 期 信 号 反 映 浅 部 结 构
晚 期 信 号 反 映 深 部 结 构
2005 吉林大学
瞬变电磁法 (TEM) 的实际过程示意图
2007 吉林大学
2 2 2 2 1/ 2
H 1 (t ,0 ,0 ) f ( z / a )
磁场随时间的变化率可写为：
H 1 (t , z ,0 ) t 2 (1 z / a )( 2 z / a )
2 2 2 2 1/ 2
H 1 (t ,0 ,0 ) t
H 1 (t ,0 ,0 ) t
a
一次磁场垂直分量随时间的变化率可写为：
H 1 (t ,0 ,0 ) t 2 i (t ) 0 . 45 i ( t ) a t
a
t
2.回线轴上的一次场垂直分量为：
H 1 (t , z ,0 ) H 1 (t ,0 ,0 ) 2 (1 z / a )( 2 z / a )
瞬变电磁法原理介绍
瞬变电磁法原理介绍瞬变电磁法俗称TEM （Time domain electromagnetic methods ）法，属时间域电磁感应方法。
其探测原理是：在地面布设一回线，并给发送回线上供一个电流脉冲方波,在方波后沿下降的瞬间，产生一个向地下传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程。
该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地表传播，由地面的接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地下地质体的电性分布情况。
如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。
如果地下没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现地下导体的存在。
瞬变电磁法特图3-1 瞬变电磁法原理示意图(1)对高阻层的穿透能力强，在高阻屏蔽地区用较小的回线可达到较大的探测深度，同时对低阻层有较高的分辨能力，利于在高阻围岩地区开展水文电法工作。
(2)瞬变电磁法一次磁场和被测磁场在时间上是分开的，所以，分辨率较高，并且可以在近区观测。
(3)方法本身受地形影响小。
使用回线源实现了装置的对称性,z x t＞0Tx t=t 12t=t t=t 3可以减少断面的不均匀性和地层倾斜的影响。
工作中根据实际情况采用了大回线源装置，用探头接收。
大回线装置的Tx采用边长较大的矩形回线，Rx采用小型线圈(或探头)沿垂直于Tx长边的测线逐点观测磁场分量dB/dt值。
地下感应涡流向下、向外扩散的速度与大地导电率有关，导电性越好，扩散速度越慢，这意味着在导电性较好的大地上，能在更长的延时后观测到大地瞬变电磁场。
从“烟圈效应”的观点看，早期瞬变电磁场是由近地表的感应电流产生的，反映浅部电性分布；晚期瞬变地磁场主要是由深部的感应电流产生的，反映深部的电性分布。
瞬变电磁法的基本原理
瞬变电磁法的基本原理
瞬变电磁法是电磁勘察的经典技术，具有无损检测、快速检测、深度较深等优点。
它是基于地球的磁场瞬变信号的原理，通过安装在地面的磁场探测器，利用地球的磁场受到磁性物体的叠加，形成磁场瞬变信号，然后将瞬变信号通过线缆传送到计算机中进行处理，可以精确地探测出地下磁性体的大小、位置和磁性等信息。
瞬变电磁勘探可以进行快速、全面、准确的地下磁性体探测，它在水文、工程、地质等方面具有广泛的应用。
瞬变电磁法的基本原理是：地球自身有一个恒定的磁场，当磁性物体出现在地球表面时，地球的磁场就会受到影响，这些受影响的磁场能够形成一个瞬变信号，这个信号能够通过电线传播到安装在地表的传感器上，然后把这些信号传输到计算机上进行深入分析，以获得磁性物体的具体信息。
瞬变电磁法报告
瞬变电磁法报告引言瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，TEM）是一种非侵入性地下物探方法，广泛应用于矿产勘探、地质调查和水资源评价等领域。
该方法通过测量地下介质对电磁场的响应，可以获取地下的电阻率和电导率等信息，从而推测地下的地质结构和水文特征。
本报告将介绍瞬变电磁法的原理、仪器设备、数据处理方法以及其在勘探领域的应用情况。
原理瞬变电磁法是基于法拉第电磁感应定律和电磁场传播理论的。
其核心原理是在地下埋设主发射线圈和用于接收电磁信号的线圈，通过给主发射线圈施加瞬变电流，产生瞬变电磁场。
这个瞬变电磁场会感应地下的电流，进而产生感应电磁场，其中电磁场的传播过程会导致接收线圈中电磁信号的变化。
通过测量接收线圈中的电磁信号变化情况，可以推测地下介质的电阻率和电导率等物理参数。
仪器设备瞬变电磁法的仪器设备主要包括发射线圈和接收线圈两部分。
发射线圈通常由一对同心圆线圈组成，中间隔离一段距离，并通过一个高电压电流源施加瞬变电流。
接收线圈通常也是一对同心圆线圈，与发射线圈对应放置。
为了减少噪音干扰，接收线圈一般会使用差分模式进行测量。
此外，为了提高测量精度，仪器还包括数据采集设备、控制器和电缆等。
数据处理方法瞬变电磁法的数据处理主要分为两个步骤：预处理和解释处理。
预处理主要包括数据校正和数据滤波。
校正过程主要是对接收线圈信号进行校正，去除仪器和噪音引起的偏移。
滤波过程主要是对数据进行滤波处理，去除高频噪音和低频漂移等。
解释处理是根据已校正并滤波的数据，利用数学模型和反演算法对地下电阻率进行推测。
常用的解释处理方法包括二维反演、三维反演和测深等。
应用情况瞬变电磁法在矿产勘探、地质调查和水资源评价等领域有广泛的应用。
在矿产勘探中，可以利用瞬变电磁法探测地下的矿床和矿体分布情况，帮助寻找矿产资源。
在地质调查中，可以利用瞬变电磁法推测地下构造和地质体分布，辅助地质勘探和地质灾害预测。
煤矿瞬变电磁法的基本原理
煤矿瞬变电磁法的基本原理
煤矿瞬变电磁法是一种地球物理勘探技术，其基本原理是利用变化的电磁场在地下物质中引起的感应电流的变化来推断地下结构和地质特征。
瞬变电磁法的原理可以归结为以下几个步骤：
1. 发射电磁场：在地表上放置一个发射线圈，通过电流激发线圈产生变化的电磁场。
2. 感应电流产生：地下物质对电磁场的变化会产生感应电流。
地下物质的电导率和磁导率决定了感应电流的大小和分布。
3. 接收电磁信号：在地表上放置接收线圈，接收感应电流产生的变化信号。
4. 数据采集和处理：将接收到的信号传输到数据采集设备上，然后通过数学模型和计算方法对数据进行处理，将其转化为地下结构和电性特征的信息。
根据瞬变电磁法的原理，可以通过分析感应电流的变化来推断地下的物质性质和特征，如地层的厚度、电导率和磁导率等，进而对煤矿区域进行勘探和评估。
瞬变电磁法探测原理 (1)
瞬变电磁法探测原理瞬变电磁法，即Transient Electromagnetic Method(简称TEM)，是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲场，以激励地层介质感生电磁场，在一次脉冲场间歇期间利用同一回线或电偶极接收感应电磁场。
其物理基础是电磁感应原理，据此理论在电导率和磁导率均匀的大地上，铺设输入阶跃电流的回线，当发送回线中电流突然断开时，在下半空间就要被激励起感应涡流场以维持在断开电流前存在的磁场，此瞬间的电流集中在回线附近的地表，并按指数规律衰减。
在发送一次脉冲磁场的间歇期间，观测由地下地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应电磁场(或称响应场)。
地层介质被激励所感应的二次涡流场强弱决定于地层介质所耦合的一次脉冲磁场磁力线的多少，二次场的大小与地下介质的电性有关：低阻地质体感应二次场衰减较慢，二次场电压较大；高阻地质体感应二次场衰减较快，二次场电压较小。
根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断地下地质体的电性、性质、规模和产状等，由于瞬变电磁仪接收的信号是二次涡流场的电动势(纯异常响应)，对二次电位进行归一化处理后。
根据归一化二次电位值的变化特征，可间接地探测各种地质构造问题。
因此，瞬变电磁作为一种时间域的人工源地球物理电磁感应探测方法，是根据地质构造本身存在的物性差异来间接判断有关地质现象的一种有效的地质勘探手段。
瞬变电磁场在大地中主要以“烟圈“扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在导电介质中传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，且其分布范围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布范围逐渐扩大。
从烟圈效应的观点看，早期瞬变电磁场是由近地表的感应电流产生的，反应浅部电性分布，晚期瞬变电磁场是由深部的感应电磁场产生的，反应深部的电性分布。
因此，观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律，可以探测大地电位的垂向变化。
矿井瞬变电磁法原理与地面电磁法原理基本相同，所不同的是矿井瞬变电磁法是在井下巷道内进行瞬变电磁场呈全空间分布,接收线圈接收的信号是来自发射线圈上下两个方向全空间岩石电性的综合反映。
瞬变电磁测深法
四）瞬变电磁测深法（水文地质工作手册）1、 方法原理简介瞬变电磁测深法(简称TEMS)是一种时间域电磁法。
基于电性差异，以阶跃波形电磁脉冲激发，利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间(断电后)，利用线圈或接地电极测量由地下介质产生的感应二次场（二次涡流场）随时间的变化，达到寻找目标地质体的地球物理勘探方法。
其数学物理基础为电磁感应原理，即导电介质在阶跃变化的激励磁场的激发下产生涡流场的问题。
一次脉冲信号。
二次场信号表示为：52M q Vμ⋅⋅=(1) 式中：0μ为磁导率；M 为发送线圈磁矩；q 为接收线圈等效面积；ρ为地层电阻率；t 为时间。
从上式中可以看出，二次场信号与34ρ ，54t 成反比，当探测地下良导电地质体时。
在往地面敷设的发送回线中通以一定的脉冲电流。
使回线中间及周围一定区域内便会产生稳定的磁场(称一次场或激励场)，如果一次电流突然中断，则一次磁场随之消失，使处于该激励场中的良导电地质体内部由于磁通量Φ的变化而产生感应电动势d dt ε=-Φ (据法拉第电磁感应定律)，感应电动势在良导电地质体中产生二次涡流，二次涡流又由于焦耳热消耗而不断衰减，其二次磁场也随之衰减(见图1)。
由于感应二次场的衰变规律与地下地质体的导电性有关，导电性越好，二次场衰减越慢；导电性越差，二次场衰减越快。
因此，通过研究二次场的衰减规律便可达到探测地下地质异常体的目的。
图1 TEM 法工作原理示意图瞬变电磁场在大地中主要以扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在导电介质中由于传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，且其分布范围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布范围逐渐扩大。
传播深度：d= （2）传播速度：zd V t ∂==∂ （3）式中：t — 传播时间；σ —介质电导率；0μ— 真空中的磁导率。
由(2)式得：72210t h p π-=⨯， (4) 在中心回线下，时间与表层电阻率之间的关系可写为：()()2125031400I L t ηπρμ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦= (5) 联立(4)(5)式，可得中心回线装置估算极限探测深度H 的公式为:15210.55L I Hρη⎛⎫ ⎪⎝⎭= (6)mR N η=式中:I — 发送电流；L — 发送回线边长；1ρ—上覆电阻率；η—最小可分辨电压，它的大小与目标层几何参数和物理参数及观测时间段有关。
瞬变电磁法原理
瞬变电磁法原理瞬变电磁法（Transient Electromagnetic method，简称TEM）是一种地球物理勘探方法，利用瞬变电磁场在地下介质中传播的特性，来获取地下介质的电性信息。
瞬变电磁法原理的核心在于利用瞬变电磁场的感应效应，通过对地下介质中的电导率进行探测，从而揭示地下构造和岩矿成矿体的信息。
瞬变电磁法的原理可以简单概括为，在地面上设置一个发射线圈，通过传输电流产生瞬变电磁场，这个瞬变电磁场会穿透地下介质并感应出地下介质中的电磁响应。
接收线圈则用来接收地下介质中的电磁响应，通过分析接收信号的变化，可以推断地下介质的电导率分布情况，从而得到地下介质的电性信息。
瞬变电磁法原理的核心在于瞬变电磁场的感应效应。
当发射线圈传输电流时，会在地下产生一个瞬变电磁场，这个瞬变电磁场会穿透地下介质，并感应出地下介质中的电磁响应。
地下介质中的电磁响应受到地下介质电导率的影响，不同的地下介质具有不同的电导率，因此它们会对瞬变电磁场产生不同的响应。
通过接收线圈接收地下介质中的电磁响应，并分析接收信号的变化，就可以推断地下介质的电导率分布情况。
瞬变电磁法原理的关键在于对接收信号的分析。
接收线圈接收地下介质中的电磁响应，这个响应信号包含了地下介质电导率的信息。
通过对接收信号的分析，可以得到地下介质的电导率分布情况，从而揭示地下介质的电性信息。
瞬变电磁法通过对地下介质的电性信息进行探测，可以帮助地质勘探人员了解地下构造和岩矿成矿体的情况，为资源勘探和地质灾害预测提供重要的科学依据。
总之，瞬变电磁法原理是利用瞬变电磁场的感应效应，通过对地下介质的电性信息进行探测，来揭示地下构造和岩矿成矿体的信息。
通过对发射线圈传输的瞬变电磁场和接收线圈接收的电磁响应进行分析，可以得到地下介质的电导率分布情况，从而揭示地下介质的电性信息。
瞬变电磁法在资源勘探和地质灾害预测中具有重要的应用价值，是一种非常有效的地球物理勘探方法。
瞬变电磁法
瞬变电磁法
瞬变电磁法是以时变电磁法为基础的一种测量方法，用于测量地下物质的集体性物理参数，如地层密度、水位变化和地下水的渗透率等。
它是地球物理测量方法中最常用的一种，用于探测地下分布状况，有助于人们对地下物质的性质和分布进行详细的了解。
瞬变电磁法的基本原理是利用特殊的装置，在地面上不断发射和接收时变的电磁波，在接收端可以检测到地下物体的信号反射，然后根据信号强度和持续时间，推断地下物体的参数，以及地面上电磁信号传播衰减规律。
瞬变电磁法是一种非接触性的探测方法，在探测深度和范围比较大的情况下，可以获得比较精确的测量结果。
瞬变电磁法主要包括发射、接收和计算三部分，发射部分是运用电子器件将电能变为电磁波，同时将其发射到地下；接收部分是接收来自地下的电磁信号，并将其转换为电信号输出；计算部分是根据接收到的信号，通过计算方法得到电磁属性的信息。
瞬变电磁法用于探测地下物体的几何特性，经常用于探测深层发育环境，用于表征水位变化、渗透率变化，以及地下资源运动态变化，如油气流动、岩溶洞穴生成等。
它可以用于钻探灾害监测，也可以用于地质灾害预测，比如岩溶型地质灾害和水文地质灾害等。
瞬变电磁法拥有广阔的应用前景，它可以用于地下水资源的勘探、评价和管理，可以用于环境监测，用于定位水补给点，可以用于污染源的探测，用于油气勘探、水文勘探，以及地震活动和火山灰等活动的监测等等。
瞬变电磁法是一种新兴的测量技术，只要安装简单，易于操作，测量效果可靠，准确性较高，而且受社会及科技进步的不断推动，其应用技术也会得到持续改善，可以被广泛应用到工程实践中去，为人们对地下物质的性质和分布提供重要的参考。
瞬变电磁法在铁矿采空区勘查中的应用
瞬变电磁法在铁矿采空区勘查中的应用瞬变电磁法（Transient Electromagnetic，TEM）是一种地球物理勘探技术，它可以非侵入式地探测地下电导率分布，用于工程勘查、矿产勘查、环境地质勘查等领域。
在铁矿采空区勘查中，瞬变电磁法可以通过探测采空区的电导率变化来确定矿山的底部形态和大小，以及未采区域里的矿体分布情况。
本文将介绍瞬变电磁法在铁矿采空区勘查中的应用。
1. 瞬变电磁法原理瞬变电磁法利用时间变化的磁场激发地下感应电场，并测量电场响应，从而确定地下电导率分布。
瞬变电磁法仪器由一个发射线圈和一个接收线圈组成。
发射线圈通过电流激发磁场，瞬间改变电流方向，产生变化的磁场。
接收线圈测量这个变化磁场对地下物质的感应电场响应，这个响应信号被记录下来并处理成电场数据。
地下介质的电导率决定了电场信号的衰减速率，低电导率的区域会使电场信号衰减得更慢。
因此，瞬变电磁法可以通过测量地下电场响应来确定地下物质的电导率分布，进而推断地下各种物质的分布情况。
2. 应用案例针对铁矿采空区的特点和难点，瞬变电磁法可以通过以下3个方面在采空区勘查中发挥重要作用：确定采矿区域底部形态和大小、分析采空区漏斗区漏斗角度和深度、检测未采区域里的矿体分布情况。
（1）确定采矿区域底部形态和大小由于瞬变电磁法能够探测地下电导率的分布情况，因此可以通过在采空区内进行大量采集瞬变电磁法数据，确定采矿区域的底部形态和大小。
采用瞬变电磁法探测采空区，可以准确探测出采空区的底部形态和大小，避免了在采空区下进行钻探等传统勘探方法可能出现的安全问题和勘探难度较大的情况。
（2）分析采空区漏斗区漏斗角度和深度瞬变电磁法可以通过对采空区漏斗区进行测量，分析矿区漏斗区的形态和大小，根据漏斗区的建立和发育条件判断漏斗深度和漏斗倾角，从而推断矿区内矿体的分布情况。
这样一来，就可以有效提高采矿效率和采矿安全性。
（3）检测未采区域里的矿体分布情况瞬变电磁法也可以在采空区内检测未采区域里的矿体分布情况。
瞬变电磁法 解释
瞬变电磁法在金属矿勘探中的应用
瞬变电磁法是一种常用的金属矿勘探方法，其原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流，产生一个瞬变的电磁场，当磁场沿地表向深部传播时，遇到不同介质时会产生涡流场或使活泼的碱金属产生能级跃迁或使含有大量氢原子的液体的氢原子核沿磁场方向产生定向排列。
当外加的瞬变磁场撤销后，这些涡流场的释放或者活泼的碱金属要恢复原有的能级，释放跃迁产生能量。
利用接收线圈测量接收到的感应电动势 v2，该电动势包含了地下介质电性特征，通过种种解释
手段（一维反演，视电阻率等）得出地下岩层的结构。
瞬变电磁法具有工作效率高、精度高等优点，但也不能取代其它电法勘探手段。
在金属结构物对测量的影响一文中提到，当遇到周边有大的金属结构时地面或空间的金属结构时，所测到的数据不可使用，此时应补充直流电法或其它物探方法。
同时在地层表面遇到大量的低阻层矿化带时，瞬变电磁法也不能可靠的测量。
因此在选择测量时要考虑地质结构。
在测量过程中，要随时记录地表可见的岩石特征，装置的倾角以及高程，以便在后续的解释中，准确的划分地层构造。
同时在一个工区工作之前，要做实验，选择合理的装置以及供电电流，一经确定，不能在测量中变更装置和供电电流，否则对解释造成影响。
在进入工区前尽量寻找已知地层的基准点对仪器进行校准，以确保测量的准确性。
瞬变电磁法的解释，通常分为定性解释和定量解释。
定性解释一
般是观察测线多道剖面，通过多道剖面可以定性的看出地层的分布情况，同时应排除晚期道的干扰假象。
对双峰异常要多加关注。
定量解释则是通过一维反演等手段，根据初始模型对数据进行解释，得出地下岩层的结构和物性参数。
瞬变电磁法原理
瞬变电磁法原理瞬变电磁法是一种地球物理勘探方法，它利用地球瞬变电磁场的变化来探测地下的电性结构。
瞬变电磁法原理是基于法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程组的理论基础上发展起来的。
在地球物理勘探中，瞬变电磁法具有较高的探测深度和分辨率，被广泛应用于矿产勘探、地下水资源调查、环境地质调查等领域。
瞬变电磁法原理的核心是通过地面上的发射线圈激发电磁信号，然后利用接收线圈测量地下介质对电磁信号的响应。
在瞬变电磁法中，发射线圈产生的电磁信号会在地下的不同介质中发生反射、折射和散射，这些过程会导致接收线圈接收到不同的电磁信号。
通过分析接收到的电磁信号，可以推断地下介质的电性特征，从而实现地下结构的探测。
瞬变电磁法原理的实现过程可以简单描述为，首先，发射线圈施加电流激发电磁信号，然后接收线圈测量地下介质对电磁信号的响应。
接收到的信号经过放大、滤波等处理后，得到地下介质的电性特征信息。
通过分析这些信息，可以绘制出地下电性结构的剖面图，从而为地质勘探工作提供重要的参考依据。
瞬变电磁法原理的关键在于对地下电磁响应的准确解释和分析。
地下介质的电性特征会对电磁信号产生不同的响应，这种响应与地下介质的电导率、介电常数等物理性质有关。
因此，通过对接收到的电磁信号进行反演处理，可以推断地下介质的电性结构，包括电导率、介电常数等参数。
这些参数对地质勘探具有重要的意义，可以帮助勘探人员判断地下是否存在矿产、地下水资源的分布情况等。
总的来说，瞬变电磁法原理是基于地球物理学和电磁学的理论基础，通过对地下电磁响应的测量和分析，可以实现对地下电性结构的探测。
瞬变电磁法在地质勘探、水资源调查、环境地质调查等领域具有重要的应用价值，可以为勘探工作提供重要的技术支持和科学依据。
随着科学技术的不断发展，瞬变电磁法原理和技术将继续得到改进和完善，为地下结构的探测提供更加精准和可靠的技术手段。
瞬变电磁法工作布置
瞬变电磁法工作布置瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，TEM）是一种非常重要的地球物理勘探方法，广泛应用于矿产资源勘探、地下水资源调查、环境地质调查等领域。
本文将介绍瞬变电磁法的工作原理和布置方式。
瞬变电磁法是利用电磁感应原理进行测量的一种方法。
它通过在地面上放置一个发射线圈和一个接收线圈，通过发射线圈产生的瞬变电流激发地下的瞬变电磁场，然后通过接收线圈测量地下的瞬变电磁场响应。
根据地下介质的电导率差异，可以得到地下结构的信息。
在进行瞬变电磁法勘探时，需要合理布置发射线圈和接收线圈。
一般情况下，发射线圈和接收线圈应该保持一定的距离，以避免相互干扰。
同时，为了获得更好的测量效果，线圈的位置和方向也需要进行合理选择。
通常情况下，线圈应该布置在待勘探区域的中心位置，并且线圈的方向应该与地下结构的走向垂直。
在实际应用中，瞬变电磁法的工作布置需要考虑多种因素。
首先，需要根据勘探目的确定勘探区域的范围和布点密度。
对于大面积的勘探区域，可以采用网格状布点方式，以获得更全面的地下信息。
其次，根据地下介质的特点选择合适的发射线圈和接收线圈。
对于高电导率的地下介质，可以选择低频率的线圈；而对于低电导率的地下介质，可以选择高频率的线圈。
此外，还需要考虑地下介质的深度和复杂程度，以确定合适的测量参数。
瞬变电磁法的工作布置还需要考虑数据采集和处理的问题。
在进行数据采集时，需要保证线圈的稳定性和准确性，避免外界干扰对测量结果的影响。
在数据处理方面，需要进行合理的滤波和校正，以提高数据的质量和可靠性。
同时，还需要采用适当的解释方法，将测量数据转化为地下结构的信息。
瞬变电磁法是一种重要的地球物理勘探方法，通过合理的工作布置可以获得准确可靠的地下信息。
在实际应用中，需要根据勘探目的和地下介质的特点选择合适的线圈和测量参数，并进行数据采集和处理。
通过瞬变电磁法的应用，可以为矿产资源勘探、地下水资源调查等领域提供重要的支持和指导。
瞬变电磁法
瞬变电磁法
一种新的时间反演方法
瞬变电磁法是一种新的时间反演方法，它是基于地球电磁场的快速变化原理，用以检测地球介质中的地震波时间反演，进而可以对大范围的地震活动进行研究。
它的原理是当地的地震波发生变化时，地球介质中的电磁场变化也会被快速激发，通过观测和记录这些电磁场变化可以推断某一特定时间段内发生了什么样的地震波变化。
在时间反演中，首先要让记录仪记录大量的原始地震数据，然后利用一些数学模型对这些数据进行处理，进而对地震活动（地震波发生的时间和性质）进行重建。
瞬变电磁法的时间反演效果可以空间大范围地探测地震活动，而且也不受地
震波层次结构、目标位置分布等空间因素的影响。
另外，该方法采用多极体检测系统，检测只需很少时间，即使对于大规模地震反演，也很容易实现。
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2007 吉林大学
中心回线，回线半径100 100米 两层大地的电动势时间特性曲线 （中心回线，回线半径100米）
曲线62.8。衰减
曲线出现跷曲
2.不导电介质中的非磁性导电球体响应 不导电介质中的非磁性导电球体响应
Ia l 1 2 exp(−k t / τ ) εc (t) = 48π µ0 2 −1 2 3 • (4l π + h ) τ k =1
2 i (t) H1(t,0,0) = i (t) ≈ 0.45 πa a
一次磁场垂直分量随时间的变化率可写为： 一次磁场垂直分量随时间的变化率可写为：
∂H 1 (t ,0,0 ) 2 ∂ i (t ) 0 .45 ∂ i (t ) = ≈ ∂t π a ∂t a ∂t
2.回线轴上的一次场垂直分量为： 2.回线轴上的一次场垂直分量为： 回线轴上的一次场垂直分量为
时间域电磁法中，激发波形可以采用多种具有周期性的 时间域电磁法中，激发波形可以采用多种具有周期性的脉 具有周期性 冲序列，例如：矩形、梯形、半正弦形、三角形、 冲序列，例如：矩形、梯形、半正弦形、三角形、伪随机等 波形。 波形。 对瞬变电磁测深，在实际应用中，为了有效地抑制观测系 对瞬变电磁测深，在实际应用中， 统中的直流偏移和超低频噪声 干扰， 直流偏移和超低频噪声的 统中的直流偏移和超低频噪声的干扰，将不同时域的相应二 次场进行叠加，以消除随机干扰，提高信噪比， 次场进行叠加，以消除随机干扰，提高信噪比，需要采用周 期性脉冲序列连续激发二次场。 期性脉冲序列连续激发二次场。经常采用的激励场波形主要 双极性矩形脉冲、双极性半正弦脉冲、 有双极性矩形脉冲、双极性半正弦脉冲、双极性梯形脉冲序 等来激发二次电磁场。 列等来激发二次电磁场。
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可见， 时间内，感应电流逐渐增加， 时达到极大值， 可见，在tof时间内，感应电流逐渐增加，在t=tof时达到极大值， 然后按指数规律衰减，这种上升、衰减速度决定于t/ 比值。 t/τ 然后按指数规律衰减，这种上升、衰减速度决定于t/τ比值。 tof较大的情况下，感应电流将缓慢增大至极大值，然后以较慢 较大的情况下，感应电流将缓慢增大至极大值， 的速度按指数规律衰减。 的速度按指数规律衰减。
5
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晚延时的衰减曲线
重叠回线与中心回线曲线对比 中心回线 非磁性均匀半空间电动势响应
τ 0= tρ /(µ0a )
2
τ
0
≥ 3
近区或晚期条件 中区或晚期条件
0.01< τ0 < 3
重叠回线
τ 0 < 0 . 01
远区或晚期条件
对于重叠回线在远区与取样时 间无关，只与电阻率有关。 间无关，只与电阻率有关。 对于中心回线在全区都与取样 时间、电阻率有关。 时间、电阻率有关。
−3 3 4
∑
t
∞
τ = σµ0a π
1
2
α=
1
1
ε c (t) ∝
τ
exp(−t / τ )
τ
τ
> 0.1
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Vz =
2 µ 0 IA & f ( d ) f z ( x ) a 3 L (α t ) L πL
) = 2 [1 + ( d L ) 2 ][ 2 + ( d L ) 2 ]1 2
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1、均匀半空间瞬变电磁响应公式 、
重叠回线
中心回线
2π I εc = f c (τ 0 ) σa 3A I R fI (τ 0 ) εI = 3 σa
5
磁场晚期近似公式: 磁场晚期近似公式
Iµ0 ARb −5/ 2 −3/ 2 HZ (t) ≈ ρ t 3 20π 2
2
2
Iµ0 2 ARb2 −5/ 2 −5/ 2 ∂HZ (t) ε (t) = − =− ρ t 3 ∂t 20π 2
3IAR ε (t) = 2 F(τ ) aS
F(τ ) =
2τ
(1+ τ )
2 5/ 2
τ = t /(Sµ0a)
τ ≤ 0.1 为早期，随t延 为早期， 延 迟而增长， 迟而增长， τ ≥ 5 而为晚 规律衰减。 期，按 t −4规律衰减
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4.直立导电薄板的晚期瞬变电磁响应 直立导电薄板的晚期瞬变电磁响应
非磁性导电球体的瞬变电磁响应曲线
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地质体的瞬变电磁响应存 在导电响应“窗口” 在导电响应“窗口”，反 映电性变化的差异。 映电性变化的差异。
非磁性导电球体的响应导电窗口曲线
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3.不导电基底上的纵向电导为 薄板瞬变电磁响应 不导电基底上的纵向电导为S薄板瞬变电磁响应 不导电基底上的纵向电导为
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一次场的特征： 一次场的特征：
地面各点的磁场方向均垂直地面，回线中部的磁场较均匀。 地面各点的磁场方向均垂直地面，回线中部的磁场较均匀。 一次场随着据地表的距离增大而减小。 一次场随着据地表的距离增大而减小。
回线一次场垂直分量沿x轴的变化
回线一次场垂直分量沿z轴的变化
回线磁场的特点：地面各点的磁场方向均垂直地面， 回线磁场的特点：地面各点的磁场方向均垂直地面，回线中部的 磁场较均匀。对于边长为2a的正方形回线 的正方形回线， 磁场较均匀。对于边长为 的正方形回线，如果以与中心点磁场大小 相差不超过40％为准，则在回线中部0.6a及上、下±0.18a的范围内可 及上、 相差不超过 ％为准，则在回线中部 及上 的范围内可 近似看成垂直的均匀场。因为它随深度减弱较慢， 近似看成垂直的均匀场。因为它随深度减弱较慢，故有较深的探测能 回线外部则一次场变化较大。 力。回线外部则一次场变化较大。
瞬变电磁法讲座
单位： 单位：吉林大学仪器科学与电气工程学院 地球信息探测仪器教育部重点实验室 报告人： 报告人： 嵇艳鞠 Email:jiyj@
2007年 2007年 9月 27日 27日
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瞬变电磁法
接地导线通以脉冲 电流， 电流，称为电性源 长导线或电偶极子）。 （长导线或电偶极子）。 发射机 i(t)
不接地回线 通以脉冲电流 称为磁源 称为磁源
发射机
i(t)
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瞬变电磁法探测原理
工作原理示意图
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瞬变电磁(Transient electromagnetic method)探测是地球物 瞬变电磁 探测是地球物 理探测的主要手段之一， 理探测的主要手段之一，通过向地下发射电磁波激励地下目 接收其产生的二次场，确定被测目标的物理参数。 标，接收其产生的二次场，确定被测目标的物理参数。 瞬变电磁法测量装置由发射回线 接收回线两部分组成 发射回线和 两部分组成， 瞬变电磁法测量装置由发射回线和接收回线两部分组成， 工作过程分为发射 电磁感应和接收三部分 发射、 三部分。 工作过程分为发射、电磁感应和接收三部分。当发射回线中 通以阶跃电流 发射电流突然由I下降到零 阶跃电流， 下降到零， 通以阶跃电流，发射电流突然由 下降到零，根据电磁感应理 发射回线中电流突然变化必将在其周围产生磁场， 论，发射回线中电流突然变化必将在其周围产生磁场，该磁 一次磁场， 场称为一次磁场 一次磁场在周围传播过程中，如遇到地下 场称为一次磁场，一次磁场在周围传播过程中，如遇到地下 良导电的地质体 将在其内部激发产生感应电流 又称涡流 的地质体， 感应电流， 良导电的地质体，将在其内部激发产生感应电流，又称涡流 或二次电流，由于二次电流随时间变化， 或二次电流，由于二次电流随时间变化，因而在其周围又产 生新的磁场，称为二次磁场 二次磁场。 生新的磁场，称为二次磁场。由于良导电地质体内感应电流 的热损耗，二次磁场大致按指数规律随时间衰减 大致按指数规律随时间衰减， 的热损耗，二次磁场大致按指数规律随时间衰减，形成瞬变 来源于良导电地质体的感应电流， 磁场，二次磁场主要来源于良导电地质体的感应电流 磁场，二次磁场主要来源于良导电地质体的感应电流，因此 它包含着与地质体有关的地质信息， 它包含着与地质体有关的地质信息，二次磁场通过接收回线 观测，并对观测的数据进行分析和处理， 观测，并对观测的数据进行分析和处理，对地下地质体的相 关物理参数进行解释。 关物理参数进行解释。
2 H1(t, z,0) = H1(t,0,0) = H1(t,0,0) ⋅ f (z / a) 2 2 2 2 1/ 2 (1+ z / a )(2 + z / a )
磁场随时间的变化率可写为： 磁场随时间的变化率可写为：
∂H1(t, z,0) 2 ∂H1(t,0,0) ∂H1(t,0,0) = = ⋅ f (z / a) 2 2 2 2 1/ 2 ∂t (1+ z / a )(2+ z / a ) ∂t ∂t
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常用的发射波形及频谱
5
H0 T/2
0 0 -5
5
H0 T/2
d
2
矩形波
0
d' d'
0 -5 5
2d
2
H0
斜阶跃波
T /2
正弦波
0 0 -5
d
2
几种常用激励场的波形
几种简化波形的频谱c
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1.边长为2a的正方形回线中心点（z=0,x=0）的一次场的垂直分量为： 1.边长为2a的正方形回线中心点（z=0,x=0）的一次场的垂直分量为： 边长为2a的正方形回线中心点
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I（理想发射电流） （理想发射电流） I
测量时间范围
T（时间） （时间）
0 V（二次磁场 （ 的变化率） 的变化率）
ti
高阻体
地下介质电性差异
良导体
0
T（时间） （时间）