航空瞬變電磁法儀

圖1 AeroTEM系統(tǒng)(在委內(nèi)瑞拉勘探金剛石礦)

1.AeroTEM的接收線圈位于發(fā)射線圈的中部，兩者共中心。這種裝置結(jié)構(gòu)具有一系列優(yōu)點(diǎn)：

(1)對(duì)所有的探測(cè)目標(biāo)體，無(wú)論其埋深多大，都能取得最大的響應(yīng)。
(2)與AEM系統(tǒng)比較，AeroTEM系統(tǒng)所獲得的探測(cè)目標(biāo)體異常最尖銳、清晰、簡(jiǎn)單。
(3)異常形狀與飛行方向無(wú)關(guān)。
(4)探測(cè)深度最大，AeroTEMⅡ可達(dá)400m, AeroTEMⅢ可達(dá)600m, AeroTEMⅣ可達(dá)800m。
(5)對(duì)異常分辨率和空間分辨率最高。
(6)對(duì)高導(dǎo)覆蓋層不敏感。

2.AeroTEM系統(tǒng)的構(gòu)成：

直升機(jī)裝載的AeroTEMⅡ系統(tǒng)的發(fā)射線圈直徑5m,由8匝銅線組成，最大發(fā)射電流250A，可以產(chǎn)生40000Am2的峰值發(fā)射矩.有兩個(gè)接收線圈,一個(gè)沿Z軸布置,另一個(gè)沿X軸布置。
發(fā)射線圈發(fā)射的三角形電流脈沖（一次場(chǎng)）向地下傳播，當(dāng)遇到導(dǎo)體的探測(cè)目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生二次場(chǎng)。一次場(chǎng)和二次場(chǎng)被接收線圈所接收，并存儲(chǔ)在可移動(dòng)的硬盤之中，以便進(jìn)行后處理。
發(fā)射線圈、接收線圈和發(fā)射驅(qū)動(dòng)線路安置在圓形的框架上，在飛行中發(fā)射?接收線圈距地面間距30m,距直升飛機(jī)40m。銫光泵磁力儀安置在發(fā)射--接收線圈10m以上的吊艙內(nèi)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，如GPS和無(wú)線電測(cè)高儀，安置在直升飛機(jī)內(nèi)部。
由于AeroTEM系統(tǒng)有很大的發(fā)射功率和較小的距地面間距，所以它比裝載在固定飛機(jī)上的瞬變電磁系統(tǒng)AEM有很強(qiáng)的二次場(chǎng)響應(yīng)和很高的分辨率。

3.AeroTEM系統(tǒng)采用兩種方式抵消接收線圈中的一次場(chǎng)信號(hào)：

(1)利用補(bǔ)償線圈抵消Z軸上接收線圈內(nèi)的一次場(chǎng)幅度（可從109nT/s抵消到103nT/s）。
(2) 在數(shù)據(jù)后處理當(dāng)中，采用適當(dāng)算法把剩余的一次場(chǎng)信號(hào)去掉。最后結(jié)果是，在開(kāi)通時(shí)段內(nèi)（on time）僅剩有±2nT/s的一次場(chǎng)信號(hào)（噪聲），在關(guān)斷時(shí)間內(nèi)（off time）僅剩有±0.2nT/s的一次場(chǎng)信號(hào)（噪聲），并且這個(gè)值在數(shù)據(jù)疊加過(guò)程中，可以作為常數(shù)消除掉。沿X軸布置的接收線圈對(duì)發(fā)射線圈起平衡揭合作用，接收不到一次場(chǎng)信號(hào)

AeroTEM系統(tǒng)的觀測(cè)過(guò)程及異常響應(yīng)：AeroTEM系統(tǒng)是通過(guò)發(fā)射線圈向地下發(fā)射三角形電流脈沖即一次場(chǎng)（見(jiàn)圖2中的三角波形）。該一次場(chǎng)在地下導(dǎo)電目標(biāo)體即礦體中，感應(yīng)出二次場(chǎng)，即異常響應(yīng)，（見(jiàn)圖2中的紅線和藍(lán)線）。接收線圈在一次場(chǎng)發(fā)射的后半期，即開(kāi)通時(shí)段（on time）內(nèi)觀測(cè)12個(gè)信號(hào)值。在開(kāi)通時(shí)段內(nèi)的二次場(chǎng)信號(hào)對(duì)于高導(dǎo)性目標(biāo)體非常敏感。但由于在關(guān)斷時(shí)段內(nèi)（off time）噪聲非常小，所以對(duì)探測(cè)某些導(dǎo)電目標(biāo)體非常有利。

圖2 AeroTEM系統(tǒng)發(fā)射的1150毫秒正三角形電流脈沖

在開(kāi)通時(shí)段內(nèi)（on time）觀測(cè)的12道信號(hào)值是等間隔觀測(cè)；在關(guān)斷（off time）時(shí)段內(nèi)觀測(cè)的16道信號(hào)值，其中前8個(gè)信號(hào)值是等間距觀測(cè)，后8個(gè)信號(hào)值按對(duì)數(shù)間隔觀測(cè)。
圖3和圖4分別是關(guān)斷時(shí)段內(nèi)和開(kāi)通時(shí)段內(nèi)AeroTEM系統(tǒng)觀測(cè)到的異常響應(yīng)諾模圖日本日置HIOKI，它們表示AeroTEM系統(tǒng)能夠探測(cè)到的導(dǎo)電目標(biāo)體、即礦體的電導(dǎo)值（S）范圍。

圖 3 AeroTEM系統(tǒng)在關(guān)斷時(shí)段內(nèi)觀測(cè)的16道信號(hào)模擬諾模圖

圖中設(shè)定的目標(biāo)體是200m×200m的板狀導(dǎo)體，埋藏在非導(dǎo)體的下半空間 之內(nèi)，埋深50m。橫坐標(biāo)表示目標(biāo)體的電導(dǎo)值（S），縱坐標(biāo)表示導(dǎo)常響應(yīng)值（nT/S）。從圖可見(jiàn)早期響應(yīng)、即第一道觀測(cè)的峰值為5S，而晚期響應(yīng)、即第16 道觀測(cè)的峰值為50S，而全部16道所覆蓋的目標(biāo)體電導(dǎo)值為0.05S-500S。這表明，在這個(gè)電導(dǎo)值范圍內(nèi)的目標(biāo)體都可以被AeroTEM系統(tǒng)所發(fā)現(xiàn)。

圖 4 AeroTEM系統(tǒng)在開(kāi)通時(shí)段內(nèi)觀測(cè)的12道信號(hào)模擬諾模圖

目標(biāo)體尺寸和埋深與上圖4相同。從圖可見(jiàn)，早期相應(yīng)的峰值也是5S，而各道的晚期響應(yīng)都趨于500S，對(duì)目標(biāo)體的分辨率為0.05S-500S。