瞬变电磁原理 ppt课件

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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 )

瞬变电磁法培训PPT资料优秀版

本安型瞬变电磁仪、CUGHDR高密度电法实时成像仪、KDZ-3114矿井槽波地震系统、 SHZ200矿用瞬变电磁仪、ZHV-6/9矿用本安型钻孔全孔壁成像仪、钻孔全孔壁成像仪、
Cugtem矿用瞬变电磁仪
瞬变电磁法原理
技术原理
瞬变电磁法（Transient Electromagnetics Method, TEM）是以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理，利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场，并研究该场的空间与时间分布规律, 来寻找地下矿产资源或解决其它地质问题的一支时间域电磁法。下图即为瞬变电磁法原理的图解。
SHZ200矿用瞬变电磁仪、ZHV-6/9矿用本安型钻孔全孔壁成像仪、钻孔全孔壁成像仪、中国地质大学（武汉）高科资源探测仪器研究所
H2i、-tec单h R脉eso冲urc激ecs发Ex就plo可ratio得n I到nstr多um信ent息Ins的txtu整te M条em瞬be变r of电CU场G 衰减曲线，通过加大发射功率和多次叠研维加究修，所检一测可贯、大坚工持程幅“服度敬务业及地、技提创术新支高、持信攻于坚一噪、体比协的作系，”统加的服精务大神模勘，式始。探终深秉承度为；地勘行业服务的理念，建立了集产品供应、方案设计、仪器研发、
瞬变电磁法由于具有许多传统直流电法不可比拟的优点，是当今得以迅速发展推
本地3、安下型（采瞬矿用变用电）不磁瞬接仪变、、地海CU回洋G瞬H线D变R装，高本密置文度，主电要法适涉实宜及时地成于下像各瞬仪变、种（K矿地DZ井-理3瞬11变环4矿电境井磁槽法下波）的地。震野系外统、工作；
Cugtem矿用瞬变电磁仪
Cugtem矿用瞬变电磁仪

瞬变电磁原理

（2）高阻地质体感应二次场衰减速度较快，二次场电压较小。
根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断被测地质体的电性、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（即二次电位），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相关地质现象的一种有效的地质勘探手段。
• 由于瞬变场与一维层状介质表面的瞬变场表达式之间存在着复杂的隐函数关系，难以用解析法导出视电阻率与场之间的显式反函数，通常只能使用各种近似定义方法、精确定义再通过数值计算的方法，求视电阻率与场之间的显式反函数
• 近似定义方法即所谓的早期和晚期视电阻率定义，数值计算方法则是全区视电阻率定义
• 矿井瞬变电磁法由于受仪器煤安条件限制、施工环境限制、测量线圈大小限制等诸多因素，其勘探深度不如地面深，一般深度小于100 m左右，
• 井下为全空间瞬变响应，这种瞬变响应来自于回线平面上下(或前后)地层，井下的支护、轨道等铁构件属于良导体，这对确定异常体的位置带来困难。
2021/6/16
瞬变电磁法基本原理（1）
类别场的性质
方法名称
天然场
自然电场法
电剖面法
直流电阻率法电法
电测深法高密度电法
激发极化法
充电法
交流电法
人工场
频率电磁测深法瞬变电磁法电磁法
应用地下水流向、金属硫化矿断层破碎带、熔岩发育带
含水层厚度、埋深电剖面法+电测深法地下水、石油、金属硫化矿地下河、供水裂隙带
• 器件性能差异、电路设计、PCB电路布板等都亦能产生仪器机内噪声。
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23
噪声的抑制

瞬变电磁原理

瞬变电磁响应过程（1）
在导电率为s、磁导率为μ的均匀地质体表面敷设面积为S 的矩形发射回线中供以阶跃电流。
1 t 0 I t 0 t 0
在电流断开之前（t<0时），发射电流在回线周围的地质体和空间中建立起一个稳定的磁场。
均匀大地瞬变电磁响应过程（2）
在t=0时刻，将电流突然关断，由该电流产生的磁场也立即消失。一次场的剧烈变化通过空气传至回线周围的地质体中，并在地质体中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场不会立即消失。
瞬变电磁法的“烟圈”理论（2）
在发送一次脉冲磁场的间歇期间，观测由地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应二次场的强度。地质体介质被激励所感应的二次涡流场的强弱决定于地质体介质所耦合的一次脉冲磁场磁力线的多少，即二次场的大小与地下介质的电性有关：（1）低阻地质体感应二次场衰减速度缓慢，二次场电压较大；（2）高阻地质体感应二次场衰减速度较快，二次场电压较小。根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断被测地质体的电性、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（即二次电位），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相关地质现象的一种有效的地质勘探手段。
0t
V d t 2
矿井瞬变电磁法特点（1）
• 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，反映深部的电性分布。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，这便是瞬变电磁测深的原理。 • 矿井瞬变电磁法由于受仪器煤安条件限制、施工环境限制、测量线圈大小限制等诸多因素，其勘探深度不如地面深，一般深度小于100 m左右， • 井下为全空间瞬变响应，这种瞬变响应来自于回线平面上下(或前后)地层，井下的支护、轨道等铁构件属于良导体，这对确定异常体的位置带来困难。

矿井瞬变电磁培训课件

1）时间域电磁法
在瞬变过程的早期阶段，频谱中高频成分占优势，因此涡旋电流主要分布在地表附近，由于趋肤深度的高频效应，阻碍电磁场向地下深部传播，因此早期阶段的瞬变场主要反映地层的浅部地质信息。在晚期阶段，高频成分被导电介质吸收，低频成分占主导地位，在这一阶段，局部地质体中的涡流，实际上全部消失，而各层产生的涡流磁场之间的连续相互作用使场平均化，这时瞬变场的大小主要依赖于地电断面总的纵向电导。
G214
60 °
30°
迎头垂直断面
迎头 42
二、矿井水害与MTEM探测技术
“扇形”水平观测系统
正前方左30度
30°
60 °
右30度右60度
左60度
迎头垂直断面
迎头
° 60
30°
迎头
42
G214
G214
60 °
30°
42
二、矿井水害与MTEM探测技术
探测方向
工作面煤层顶板
工作面煤层顶板
一. 矿井瞬变电磁的基本原理与发展历史
重叠回线（a）、中心回线(b)、偶极回线（c)、大定源回线(d)
R T （a） T
R （b）
T
R
（ c）
R
T
R （d）
R
R
R
一. 矿井瞬变电磁的基本原理与发展历史
1.2发展历史
1）地面发展历史
上世纪前苏联50年代基本建立了瞬变电磁法解释理论和野外施工方法大规模发展该方法始于70年代 80年代以来，随着计算机技术的发展，欧美各国在瞬变电磁法的二，三维正演模拟技术方面(有限元，有限差分，积分方程及混合方法直接解时间域热传导方程或者先解频域亥姆霍兹方程，再进行域的转换)亦做了大量的计

瞬变电磁原理与应用PPT课件

0.2622 0.3171 0.382
0E+0
0.4594
440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 800 0.5542
1E+3 8E+2
0.6691 0.8064
4E+2
0.9712
0E+0
440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 800
2. 对于近地表浅层探测时， “烟圈”理论计算的视深度不在适用，在浅层探测时计算结果严重偏离实际的深度，计算的深度从距地表20米至40米之间，探测明显存在着盲区；
3. 对浅层1号坑的1米深的低阻异常反映不出来，但对于2号坑的2米深的低阻异常，反映清晰，但异常体的深度位置在视深度－25米至40米位置，与实际的目标体埋深不符。
4.0E+4
0.0974
3.0E+4 2.0E+4 1.0E+4
0.1198 0.1473 0.1798
0.2172
440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 800 8E+3
6E+3 4E+3 2E+3
-20
22 20
-30
19 18
17
-40
16 15
14
-50
13 12
-60
11 10
8
-70
7 6
5

矿井瞬变电磁培训课件

绘制电阻率或磁导率等值线图，圈定异常区域，评估异常区域的性质和规模
矿井瞬变电磁法的数据处理和解释方法
矿井瞬变电磁法的现场工作
03
观测方案
矿井瞬变电磁法观测方案应包括观测目的、观测内容、观测点布设、观测时间、采样率和数据处理等。
测量步骤
矿井瞬变电磁法测量步骤包括电源接入、发射线圈布置、接收线圈布置、数据采集和数据处理等。
将矿井瞬变电磁法与地震、电法等其他地球物理方法进行联用，综合多种信息进行地质解译。
联用研究
将矿井瞬变电磁法与地质、采矿等其他学科进行一体化研究，从多角度、多层次研究矿井地质构造和矿产资源开发利用。
一体化研究
矿井瞬变电磁法与其他地球物理方法的联用及一体化研究
THANKS
感谢观看
将一个激励线圈通以交变的电流，使其周围产生交变的磁场
将该交变磁场视为“一次场”，通过测量“一次场”在大地中产生的涡旋电流随时间的变化规律，推断地下岩层的电阻率和磁导率分布情况
通过改变线圈的放置方向和移动线圈的位置，可以获得不同方向和深度的地质信息
数据处理
去除噪声，修正系统误差，提取有用信号
解释方法
矿井瞬变电磁法可以监测土壤、地下水和空气中的重金属含量，为环境保护和治理提供科学依据。
03
矿井瞬变电磁法在环境保护和考古研究中的应用
02
01
矿井瞬变电磁法的安全防护
05
在使用矿井瞬变电磁法进行探测前，必须对仪器进行全面检查，确保仪器工作正常且符合安全标准。
操作前检查
对矿井内部和周围环境进行勘察，确保没有安全隐患和障碍物影响探测工作。
现场勘察
操作时必须保持与井壁、顶板、底板等井下固定设施的安全距离，防止因操作不当而引发事故。

瞬变电磁法讲义(原理)

二、ATTEM系统设计思路
I（发射电流）
I0
VETEM
常规仪器记录时间范围
T0 T1
TV T2 ATTEM
T （时间）
解决问题：
1 近地表模糊区的探测
2 祢补VETEM和常
规电磁法仪器的空白区
3 降低发射机下降沿设计难度
D
ATTEM
模糊区
T1
TV=5微妙
地面
VETEM的探测范围
ATTEM 采样试验
实施方案:同步措施
研究方案
发射机
收发装置固定接收机
光纤同步电缆（消除导线同步噪声）
谢谢大家！！！
知识回顾 Knowledge Review
米大地电磁（MT）：>1000米
上述方法有探测盲区（Gap），这个盲区又是地下人文活动最频繁的区域。
如何解决 2 - 20 米范围的问题？
GPR
地表
探测盲区（Gap）
TEM/FEM
TEM理论模型的缺陷
瞬变电磁法的基本原理
理想模型难以物理实现的原因：
发射电流不能用零时间关断！
I（发射电流）
10人，每人每年1万用于资料的检索、查阅和收集用于日常数据处理、打印、绘图等耗材,每年2万国内学术交流及调研,每年平均3人次,每人次1万
野外试验将在3年内随时进行,试验总天数共约80天,租车2辆,每辆车每天300元,共4万;试验人员及民工10人,每人每天100元,共8万;野外耗材、充电瓶、发电机、赔青及其它费3万。
受训练的1 人各种地表
解释水平
屏幕可监视部分
没有开发
剖面/时间,等值线/时间 ID反演
神经网络反演

瞬变电磁实例06ppt课件

• 观测仪器使用西安物化探研究所 L C瞬变电磁场仪 ,为适应狭小的施工场地采用 5m× 5m的小发送流 1 0 0 A左右 , 获得了品质良好的实测曲线 (图 4)
29
30
• 实测 V(t) / I数据按公式 (6 )和 (7)及 (8)～ (1 2 )式转换成视电阻率—深度后 ,可绘制成剖面图或某个深度的视电阻率等值线平面图。
• 由早期或晚期定义计算的视电阻率当不满足极限条件时与真实电阻率有较大差异 ,在地下洞体的探测中我们采用全期视电阻率定义 [4, 5]。
22
• 2. 2 瞬变电磁法的全期视电阻率转换 • 设中心回线装置发送回线的边长为 L,接
收回线的边长为 l,感生电动势为
23
24
25
• 由上述算法得出的 x值 ,当 x 1 0时计算误差小于 1 ,这对于野外的大多数情况是足够的。
• 测区内街道纵横、地下管道及空中电网密布。地表的第四系洪冲积砂砾石碎屑沉积物及黄土已大部为水泥地面、沥青路、回填土等覆盖 ,施工条件十分恶劣。
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• 这两次施工都是高分辨自动地电阻率法与瞬变电磁法相配合。
• 由前者沿大街小巷布设测线形成主干骨架 ,由瞬变电磁法在前者无法施工的水泥地面、短小街道、居民及企事业单位院落内以大约 2 0 m× 2 0 m的网度进行面积控制。
27
• 门头沟 1 993年测区面积约 1 . 8km2 ,1 997 年测区面积约 2 . 6 km2 。
• 地质任务是探明地表至地下 1 50m深度范围内的老窑赋存位置。
• 两测区都位于门头沟门城地区 (主要地质地球物理特征见参考文献[6]) ,距北京城区约 2 4km,是当地政治、文化、经济中心。

瞬变电磁原理ppt课件

• 多次叠加作为提高信噪比的主要手段，可有效抑制白噪声、随机干扰、天电干扰等常见噪声，提高数据信噪比。
瞬变电磁原理
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瞬变电磁原理
10
瞬变电磁法的“烟圈”理论（2）
在发送一次脉冲磁场的间歇期间，观测由地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应二次场的强度。
地质体介质被激励所感应的二次涡流场的强弱决定于地质体介质所耦合的一次脉冲磁场磁力线的多少，即二次场的大小与地下介质的电性有关：
（1）低阻地质体感应二次场衰减速度缓慢，二次场电压较大；
V d t
2
0t （5-3-3）
从式（5-3-1）到式（5-3-3）可以看出：感应涡流扩散的速度与地质体电导率和磁导率有关。导电性和磁导率越好，扩散速度越慢，在导电性和导磁性较好的地质体上，能在更长的延时后观测到大地瞬变电磁场。
瞬变电磁原理
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矿井瞬变电磁法特点（1）
• 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，反映深部的电性分布。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，这便是瞬变电磁测深的原理。
• 由于是小电流、小线圈，就造成一次场强小，所得到的二次感应场也小，二次场容易被人文电磁场噪声干扰、甚至淹没。
瞬变电磁原理
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矿井瞬变电磁法特点（3）
• 井下测量装置排除天电干扰，提高了测量信号的信噪比。
• 可以将线圈置于巷道底板测量，探测巷道底板下一定深度内含水异常体垂向和横向发育规律，
• 可以将线圈直立于巷道内，当线圈面平行巷道掘进前方，可进行超前探测;当线圈面平行于巷道侧面煤层，可探测工作面内和顶、底板一定范围内含水低阻异常体的发育规律

瞬变电磁原理

区域构造、石油含水层厚度、埋深
找水
2021/6/16
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瞬变电磁法基本原理（2）
瞬变电磁法或称时间域电磁法（Transient Electromagnetic Method，简称TEM），利用不接地回线（线圈）向被测地质体发射脉冲式电场作为场源（一次场），以激励被测地质体产生二次场，在发射脉冲的间隙利用接收回线（线圈）接收二次场随时间变化的响应。从接收的二次场数据中分析出地质体异常导电体的位置，从而达到解决地质问题的目的。
由此可见，研究电磁场的瞬变过程可得到不同电导率地层系列的地质信息及总纵向电导，也可以分离出断面中的高导电带。
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瞬变电磁法的“烟圈”理论（1）
瞬变电磁法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地质体上，敷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质体表面，并按指数规律衰减。随后，面电流开始扩散到地质体下半空间中，在切断电流后的任意晚期时间里，感应涡流呈多个层壳的环带状，随着时间的延长，涡流场将向下及向外扩散。感应涡流场在地质体表面引起的磁场为整个“环带”各个涡流层的总效应，这种效应可以用一个简单的电流环等效，表现为一系列与发送线圈同形状并且向下向外扩散的电流环，通常称之为“烟圈”。
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瞬变电磁法的“烟圈”理论（4）
“烟圈”的半径r、深度d的表达式分别t/0 （5-3-2）
式中：a为发射线圈半径，c2(8/)20.546479 当发射线圈半径对于“烟圈”半径很小时，可得 tanθ=d/r≈1.07，θ≈47°，故“烟圈”将沿47°倾斜锥面扩散，其向下传播的速度为：

瞬变电磁法ppt

全国危机矿山接替资源勘查
瞬变电磁法具有以下特点：（1）由于TEM法接收的是纯二次场，因而不受一次场的影响；（2）可以采用高密度时序采样，纵向分辨率较高；（3）穿透低阻覆盖能力强，Байду номын сангаас探深度大；（4）发射用不接地回线，不受地表接地条件限制；（5）一般矿山主要干扰是电场，相对TEM干扰较小。
5 2
(边长为 b 的方回线)
全国危机矿山接替资源勘查
野外工作方法
常用装置类型及功能瞬变电磁法用于找矿勘查能够较准确地确定地质体的倾向、埋深、走向等。野外工作装置形式繁多，并是电磁法中唯一能进行同点发射—接收的方法。根据勘查任务的不同可非常灵活地选用装置，常用的装置组合有以下几种：
全国危机矿山接替资源勘查
全国危机矿山接替资源勘查
测量磁场是最有意义的。因为感应电动势不过是磁场的微分，且理论研究和数据处理大部分是以磁场为基础或出发点，所以理论上说测量感应电动势实属多余，然而在技术上一直没有制造出实用的宽频带磁探头。目前加拿大的一些TEM仪器已经配备了磁通门探头和高温超导探头，但一直没有见到实测资料。国内外从八十年代就开始了采用高温超导磁强计作为传感器的研究，近几年来取得了一系列较大的突破，特别是在中心回线TEM应用试验中已经取得了较好的效果。
全国危机矿山接替资源勘查
3、下降沿和线圈延迟
瞬变电磁仪器采样率都是几微妙，TEM响应值在几毫秒时间内相差就达几个数量级，尤其是在早期，变化非常快，这就要求仪器的采样时间必须非常精确，并保证每次采集的各道数据所对应的采样时间一致。首先要正确设置仪器采样时间的起点t1，这就不得不考虑两个重要的关键参数：下降沿时间tr和线圈（探头）延迟tc。在不考虑其它因素的情况下，采样延迟时间起点应以发射电流下降结束时间为零点，即，t1=t-tr，如下图1。另外，信号采集传感器主要使用的是感应探头（接收线圈）或回线，其本身具有一个延迟时间tc，采样时间的起点设置必须考虑感应探头的延迟时间，即t1=t-tr-tc，如下图2。

terratem瞬变电磁仪PPT课件

掘进头超前探测断裂第2破9页碎/共3带6页
确定疏
水降压
孔位置
西大巷 4# 放水孔附近
瞬变电磁勘探视电阻率断面图
比例尺： 1： 1000
（西）
4#放水孔
（东）
0 -10
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -10
-20
-20
50
-30 煤层顶板
6
第6页/共36页
（二）TerraTEM的特点优势介绍
1、便携式接收机和发射机为一体的独特设计，设计紧凑，携带方便，封闭性很好；发射电流10A,外置可达50A。
第7页/共36页
2、可做当前瞬变电磁方法所有的工作装置，包括同一回线、重叠回线、中心回线、分离回线、用户自定义装置等等。
2.1重叠回线：重叠回线（图C1）可用于大多数地质条件下的测量。此装置探测效率高、噪音低、对深部目标体灵敏度高（在测线上的点距取决于线圈半径）。回线一旦选定，对于半径50m或更小的回线，决定其工作效率的主要是在测量点间的移动。两回线间最少要偏移1m以消除可能的超顺磁作用，装置的探测深度一般是线圈直径的2-3倍。
七、瞬变电磁法实际工作案例
（一）超前探测、顶底板突水构造探测
第21页/共36页
掌子面上探测照片
第22页/共36页
隧道侧壁溶洞
第23页/共36页
掌子面上充泥裂隙
第24页/共36页
掌子面上夹泥塌方
第25页/共36页
掌子面上夹泥断裂带
第26页/共36页
-250泄水巷掘进头瞬变电磁勘探视电阻率断面图
仪器选择应考虑因素
当今一流的电磁法和电法仪器必然是硬件和软件的完美结合，以达到： 1、高分辨率，高信噪比。 2、宽频带，大动态范围。 3、高集成，多功能，低功耗。 4、操作简单，轻便灵活，现场实时显示结果。一台好的仪器，也必须考虑到仪器的稳定性，使仪器的性能和仪器的稳定性结合在一起。

应用中的瞬变电磁法

一、瞬变电磁法原理1. 频率域原理（图1a）图1 a表示频率域电磁法连续变化的初始场在导体中产生的二次场方向反抗初始场的变化。

b表示时间域电磁法在发射电流关断之前的稳定的初始场。

C表示时间域电磁法在发射电流关断之后在导体中感应的涡流及其产生的二次场。

Tx是发射线圈，Rx是接收线圈2. 时间域原理图1（b）表示稳定电流产生稳定磁场（关断前），在导体中不产生涡流。

图1（c）表示稳定磁场突然关断，便产生磁场反对关断，此磁场称为一次场。

该一次场在导体中感应出变化的涡流，该变化涡流产生二次场，即瞬变场。

瞬变场（涡流）在导体中分布符合趋肤效应，即高频在表面，低频在内部，瞬变场随时间按指数衰减，即高频衰减快，低频衰减慢。

瞬变场幅度和衰减的快慢取决于导体的电导率值和大小，即导体的时间常数（以后讲）。

所以观测瞬变场的幅度及其随时间衰减过程便可确定导体的电导率和大小。

二、如何实现上述原理1. 产生初始场和二次场图2 初始场和瞬变场形成过程及衰减发射机向发射线框输入脉冲电流A，A不变时在发射线周围产生稳定的初始场（见图1b），当发射电流A突然关断时，则发射线圈产生瞬时变化的初始磁场并向地下穿透。

在穿透过程中若遇到导电介质便在其中产生涡流（感应电流），涡流又产生二次场（瞬变场）（图1c）。

在发射电流A突然关断的瞬间，由于发射线圈的感抗作用，A不能立即关断，要经历一段时间，称其为关断时间t off。

t off之后开始观测二次场（图2a，图2e）。

在t off之后发射线圈还有一个弱震荡过程，为避免振荡过程影响，在PROTEM的接收回路中设置有噪声抑制（图4），此外接收线圈还要离开发射线圈一定距离。

2.仪器装置图3 瞬变电磁仪装置图图4 瞬变电磁仪接收机电路框图（以PROTEM为例）3.感应探头和磁通门磁力仪探头：磁通门探头测量的是导电介质中涡流产生的磁场，感应线圈探头测量的是磁场变化率。

对于探测块状的、高导硫化矿体而言，在初始磁场作用下其产生的二次磁场较强，衰减慢，磁通门探头优于感应线圈探头。

矿井瞬变电磁培训课件

智能化、自动化
随着人工智能和自动化技术的快速发展，矿井瞬变电磁法逐渐实现智能化、自动化。通过引入机器学习和深度学习等技术，实现数据自动处理、异常自动识别等功能，提高探测效率和准确性。
技术难题及解决方案
复杂地质条件下的探测精度问题
在复杂地质条件下，如断层、裂隙等，矿井瞬变电磁法的探测精度会受到一定影响。为解决这一问题，可以研究针对特定地质条件的探测技术，通过优化发射和接收装置，提高对复杂地质构造的识别能力。
矿井瞬变电磁法在煤矿中的应用案例二
案例名称
某矿井瞬变电磁法在探测断层方面的应用
案例描述
某矿井在开采过程中，遇到断层，导致矿井内大量涌水和瓦斯，严重威胁了矿工的生命安全和矿井的安全生产。通过采用瞬变电磁法进行探测，成功找到了断层的位置和大小，为采取有效的防治措施提供了科学依据。
矿井瞬变电磁法在煤矿中的应用案例三
随着探测技术的不断进步，矿井瞬变电磁法逐渐向高精度、高分辨率和高效率方向发展。通过改进探测技术和数据处理方法，提高对地下复杂地质构造的识别能力和矿产资源的探测精度。
多参数、多方法综合应用
矿井瞬变电磁法正逐渐与其他地球物理方法（如地震、电法等）相结合，形成多参数、多方法综合应用的技术体系。通过数据共享和交叉分析，提高对地下地质构造和矿产资源的认识。
它属于时间域电磁法，通过发送和接收脉冲磁场，探测地下导电性目标体。
矿井瞬变电磁法的工作原理
矿井瞬变电磁法通过发送线圈发送一个短暂的脉冲磁场，该磁场在地下导电性目标体上产生感应电流。
当脉冲磁场关闭后，感应电流会逐渐减小，同时产生一个与原磁场相反的感应磁场。这个感应磁场可以被接收线圈接收并记录下来。
通过分析接收到的感应磁场数据，可以推断地下导电性目标体的位置、形状和大小等信息。

瞬变电磁原理与应用课件

无损探测
瞬变电磁法是一种非接触式探测方法，对地下目标进行无损探测，不会破坏地质结构。
成本低
瞬变电磁法所需设备相对简单，成本较低，便于推广应用。
瞬变电磁法的局限性
受地形影响较大
瞬变电磁法在复杂地形和地表覆盖地区的应用受到一定限制，探测精度和可靠性可能下降。
对高阻覆盖层穿透能力以探测深部目标。
对低阻目标敏感度低
瞬变电磁法对低阻目标体的敏感度较低，可能难以识别和区分。
数据处理和解释难度较大
瞬变电磁法的数据处理和解释涉及到多个参数和复杂的地球物理特征，需要专业知识和经验。
瞬变电磁法的发展趋势与展望
智能化探测
多方法综合应用
随着人工智能和机器学习技术的发展，未来瞬变电磁法有望实现智能化探测，提高数据处理的自动化程度和精度。
瞬变电磁法的应用领域
矿产资源勘探
瞬变电磁法可以用于寻找金属矿、煤炭等矿产资源，通过测量和分析二次磁场的变化，可以推断出矿体的位置和埋深等信息。
工程地质勘察
瞬变电磁法可以用于工程地质勘察，如公路、铁路、桥梁、建筑等工程的场地勘察，了解场地地质构造和岩土性质等信息。
水文地质调查
瞬变电磁法可以用于水文地质调查，如地下水资源的勘探、地下水污染的监测等，了解地下水的分布和流动规律等信息。
瞬变电磁法在矿产资源勘探中的应用
总结词
高效、准确
详细描述
瞬变电磁法在矿产资源勘探中应用广泛，通过测量地下介质的电性特征，能够高效准确地探测出矿产资源的分布和储量，为矿产资源开发提供重要的技术支持。
瞬变电磁法在地下水勘探中的应用
总结词
快速、无损
详细描述
瞬变电磁法在地下水勘探中具有快速、无损的优势，通过测量地下介质的电导率变化，能够快速准确地确定地下水的位置和储量，为地下水资源开发提供重要的技术手段。

瞬变电磁原理

瞬变电磁法的“烟圈”理论（2）
在发送一次脉冲磁场的间歇期间，观测由地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应二次场的强度。
地质体介质被激励所感应的二次涡流场的强弱决定于地质体介质所耦合的一次脉冲磁场磁力线的多少，即二次场的大小与地下介质的电性有关：
（1）低阻地质体感应二次场衰减速度缓慢，二次场电压较大；
瞬变电磁法特点就基于这两个可分性。
瞬变电磁响应过程（1）
在导电率为s、磁导率为μ的均匀地质体表面敷设面积为S 的矩形发射回线中供以阶跃电流。
I
t
1 0
t0 t0
在电流断开之前（t<0时），发射电流在回线周围
的地质体和空间中建立起一个稳定的磁场。
均匀大地瞬变电磁响应过程（2）
在t=0时刻，将电流突然关断，由该电流产生的磁场也立即消失。一次场的剧烈变化通过空气传至回线周围的地质体中，并在地质体中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场不会立即消失。
均匀大地瞬变电磁响应过程（3）
由于介质的欧姆损耗，这一感应电流将迅速衰减，由它产生的磁场也随之迅速衰减，这种迅速衰减的磁场又在其周围介质感应出新的强度更弱的涡流。这一过程继续下去，直至地质体的欧姆损耗将磁场能量消耗殆尽。这便是地质体中的瞬变电磁过程，伴随这一过程的地磁场就是地质体的瞬变电磁场。
视电阻率（2）
• 视电阻率ρr 以Ω·m为计量单位 • 重叠回路晚期视电阻率计算公式
ρr = 6.32×10-3×L4/3S2/3×[V(t)/I]-2/3×t-5/3
其中：L：线圈边长，以m为单位 S：接收面积，以m2为单位 V(t)/I ：归一化值，以uV/A为单位 t ：测道时间，以ms为单位
V d t