激发极化法极化率衰减曲线测量技术

激发极化法极化率衰减曲线测量技术上海绿海电脑科技有限公司陆焕文

电法勘探测量方法与仪器的分类：

1：按电场生成分类：

可分为天然电场法和人工电场法。天然电场是大地中自然产生的，或者是有雷电，远距离长波无线电台发出的电场，底下电化学效应自己引起的电场（自然电场）。

人工电场是勘探人员用发送机法术固定的电流波形在底下建立的人工电场。人工电场还可以分成传导类电场和感应类电场，传导类电场是发送机的发送电极接地的（用铜电极赶插入地下）。感应类电场是用无线电发送天线向空中发射后感应到地下的，即发送机发送端不接地（如测地雷达）。2：按被测的参数分类：

根据测量不同的物探参数可以分成不同的测量仪器，从被测信号频率的高低可分成以下几类：* 直流：（超低频1HZ以下）直流电阻率法

* 低频：（0.1HZ～20HZ）激发极化法

* 音频：（20HZ～10KHZ）音频磁大地电流法

3：按测量效率分类：

按一次供电可同时测多少的物理册点分类：

* 单点普通方法：每测一个物理点后要移动测量电极到新物理点再测，需要“跑极”，这种方法仪器简单，人工多，效率低。

* 多点同时测量的高密度法：这种方法可以一次发送机供电。同时多个物理测点上同时测量，测量效率高，数据可靠性高。

高密度测量中还可分为多线制和总线制。

多线制是一台主机上引出多道测量线，用星形网直接接到不同物理点的MN接线电极上。这种方法的缺点是要用长导线传诵模拟量ΔV信号，而ΔV信号是mV级的微弱信号，容易受空中电磁波干扰，测量精度受影响。

总线制是一台主机与多台从机用一根电缆连接起来，组成一个野外现成总线局域网，主机用数字通讯指挥各从机同时测量，测量完成后用数字通讯把各从机测得的信号分时传送给主机。在长线上传送的是数字信号。选用半双工的RS485通讯总线，距离可达1000米，数字不易受干扰，一根电缆线最多可以带128个从机。

4：按野外的布极方法分类，以下介绍几种常用的布极和K 值计算公式 * 中间梯度法

A 供电电极组

B 供电电极组 M N

M N

A MN 距（米） B

Kmn = (2π* AM * AN * BM * BN) / [MN *(AM * AN + BM * BN)]

A,B供电电极是固定的，MN在A，B中间区域移动（在A，B的1/2区域内）

*电测探法（对称测探法）

B

K值与中间梯度法计算相同，只是这儿的AM = BN

在此M，N是固定在AB中间，而A，B供电电极是可以对称的向两边移动。随着A，B的

加大距离，接收机测出的参数反映的是距地面1/2AB 处的特性。

* 偶极剖面法：

I

测量点

©

偶极剖面法装置的特点是A ，B 和M ，N 的距离都相当小，可以把AB 和MN 为两对偶极，这两对偶极之间的距离很大。 它的K 值用下式计算

Kmn = (2π* AM * AN * BM * BN) / [MN *( BM * BN - AM * AN )]

以上公式是假定供电时A 为正，B 为负。如果在实际工作中A ，B 都是可为正，也可为负的。这时算出的Kmn 会变为负值。但是K 值不会是负值的，这时只要把K 值取绝对值。| Kmn |

一. 激发极化法测量原理:

激发极化法测量的是地质矿体与围岩组合体的电学和化学特性.从电路系统的观点看是测量大地系

统中某深度点的脉冲响应函数(时间域分析)或频率响应函数(频率域分析)..

大地测量系统方块图

参看上图,它是大地系统特性测量等效电路图,由它测出的地球物化探参数是反映某测线下地质剖面中某几何位置的参数. 参数反映的几何位置是由野外供电电极A和B,以及测量电极M和N的几何位置确定的.这取决於野外采用的什么类型的装置(例如:中间梯度法,偶极偶极法,测深法等).

图中的发送机是大地输入电流的信号源.要求它能向大地传导电流,电流的大小取决于A,B供电电极的表面与大

地的接触电阻大小和大地的电阻率.为了测出深部的参数必须使电流加大(5A-15A).为了测量多种地球物化探参数,发送机要能发出多种形状的电流波型.波形的频率也要可变.(0.01HZ—8000HZ). 图中的大地系统是某AB电极和某MN电极和大地组成的某测点的系统.对这个特定的系统测得的参数是反映某剖面上某位置的参数.通过改变AB和MN在测线上的位置可以测得地层剖面上各点的物化探参数.

图中的接收机是测量大地系统对输入电流信号的响应输出的电压信号.它同时测量输入大地的电流信号.用这两种信号的相关处理可以得出大地的脉冲响应函数和大地的频率响应函数.这个函数是大地的地球物理参数.因为在实际中发送机无法发出窄脉冲(幅度无穷大而脉宽无穷小),所以在时间域测量中使用阶跃电流信号,测得的电压信号是大地对阶跃电流信号的响应,即阶跃响应函数,也就是一次场DELTA_V1和二次场DELTA_V2衰减曲线.

对上面的波形作实时模拟与数字信号处理就能得到下图所示的极化率衰减曲线.

具体的处理方法由以下几个步骤:

(1) 对DELTA V1,2信号进行自动增益控制.方法是对波形的完整周期内用合适的增益放大使得输入A/D的模拟量电压峰值绝对值在A/D最大允许绝对值的50%到90%之间.

(2) .用硬件模拟电路(带有施密特性能的比较器)寻找正一次场供电沿.延时600MS后开始测量20MS内N个点的一次场并与此时的增益一起生成一个正一次场记录.

(3).用硬件模拟电路(带有施密特性能的比较器)寻找正一次场停电沿,以此沿作为对二次场开始测量的起点时刻.(用此沿向CPU申请中断服务).

(4).启动60MS定时的中断服务程序,在这个中断服务程序中先对二次场电压信号进行自动增益控制,(调整模拟放大器的增益,使二次场被放大到A/D转换器最大输入幅度的1/2以上.)记录下此时所用的增益.接下来就使用该增益放大二次场并用A/D转换器对二次场连续20MS内采N个样,存放在一个记录中.用同样方法每隔60MS获得一个二次场和它们的增益的记录,一共获得10个记录.这10个记录就是二次场衰减曲线上的10个采样小面积.在采完二次场后,延时240MS后开始用以上同样的方法测量未补偿干净的自然电位,并把它生成一个记录

(5) .用硬件模拟电路(带有施密特性能的比较器)寻找负一次场供电沿.延时600MS后开始测量20MS内N个点的一次场并与此时的增益一起生成一个负一次场记录.

(6).用硬件模拟电路(带有施密特性能的比较器)寻找负一次场停电沿,以此沿作为对负二次场开始测量的起点时刻.(用此沿向CPU申请中断服务).

(7).启动60MS定时的中断服务程序,在这个中断服务程序中先对负二次场电压信号进行自动增益控制,(调整模拟放大器的增益,使负二次场被放大到A/D转换器最大输入幅度的1/2以上.)记录下此时所用的增益.接下来就使用该增益放大二次场并用A/D转换器对负二次场连续20MS内采N个样,存放在一个记录中.用同样方法每隔60MS获得一个二次场和它们的增益的记录,一共获得10个记录.这10个记录就是负二次场衰减曲线上的10个采样小面积.在采完二次场后,延时240MS后开始用以上同样的方法测量未补偿干净的自然电位,并把它生成一个记录