CN101620277A - 可控源音频大地电磁法双发多收数据采集系统及其采集方法 - Google Patents

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蔡少峰
韩永琦
张兴昶
沙振海
朱光喜
孟祥连
李慧滨
梁彦忠
梁京平
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甘肃铁道综合工程勘察院有限公司
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Abstract

本发明提供一种可控源音频大地电磁法双发多收数据采集系统,包括发射和信号接收系统,发射系统包括两套发射机和与其相连的发电机,将发射电偶极的两端供电极通过一切换开关与两台发射机连接,两套发射系统共用一个发射电偶极;信号接收系统包括三个以上数据采集组,数据采集组由一台多功能电法仪V8接受主机和一台与其配套的电场信号数据采集仪RXU3E组成,各接收组沿测线常规布设。并且提供了可控源音频大地电磁法双发多收数据采集方法,它包括以下步骤:设备的准备和标定-布设接收点-供电发射-接收-切换发射。本发明通过采用两套发射系统共用一个发射电偶极,彼此交替发射,实现了全天不间断发射,压缩了勘察时间,提高了工作效率。

Description

可控源音频大地电磁法双发多收数据采集系统及其采集方法

技术领域 本发明涉及地球物理勘探领域,具体涉及一种可控源音频大地电 磁法双发多收数据采集系统及其采集方法。

背景技术 大地电磁法(MT)是地球物理电法勘探的一种方法,它采集天然 电磁场信号,频率范围为500〜0. 0001Hz,相应的勘探深度从几百米〜几十千米, 主要应用于大地构造研究及深部石油勘探。当仪器的频率响应做到10000〜1Hz 时,由于其主要的频率范围与音频范围相当,则称之为音频大地电磁法(AMT), 它的勘探深度从几十米〜几千米,比较适用于深埋隧道及地下洞室的勘査。但 天然电磁场在10000〜1000Hz及1Hz附近电磁场信号较弱,整个频率响应段容 易受到干扰,使音频大地电磁法的数据采集质量大为降低,不利于该方法的应 用。为了克服音频大地电磁法的不足,人们采用了人工源信号,发射10000〜1Hz 的电磁波信号,来压制干扰信号,提高数据的信噪比,这就是可控源音频大地 电磁法(CSAMT)。由于CSAMT数据质量好、效率高,是深埋隧道勘査的主要物 探手段。

目前生产中使用的大地电磁法设备主要是加拿大凤凰地球物理有限公司的 V系列、美国ZONGE公司的GDP系列、美国GEOMETRICS公司和EMI联合研制的 EH4系统。每一种设备基本上都包括了 MT、 AMT和CSAMT方法。V8系统是凤凰 公司于2004年底,在其V系列基础上,结合GPS技术和无线网络技术推出的最

新一代多功能电法仪。

CSAMT是由电磁波发射和电磁波信号接收两部分组成。电磁波发射分为电偶 源和磁偶源,V8系统采用的是电偶源。为了保证接收信号是平面电磁波信号, 必须使接收端处于发射信号的远区。 一般情况下,根据地质情况,发射端与接 收端要相距7〜15Km,且发射电偶极的方向与测线方向大致平行。当发射按发射 频率表依次发射每个单一频率的电场信号后,电磁波将传播到接收端,接收仪 器将自动追踪到相应频率的电磁波信号并记录它们的场强和相位信号;当发射机按时间周期(30〜40分钟)发射完所有频率的信号(9600〜1HZ)后, 一个点 的数据采集过程即告完成。理论上,在发射覆盖的范围内,只要接收仪器足够 多,在一个发射周期内就可以采集到足够多的点。

通常情况下,以V8系统为例, 一台V8接收主机(同时釆集3个电场道和 两个磁场道)配置1〜2台RXU犯(只采集3道电场信号的数据采集仪器)可以 一次采集到6〜9个点,我们把它称之为一个CSAMT排列。野外实践表明,在复 杂山区,为了保证V8接收主机与RXU3E的无线通信,使用一台V8接收主机加1 台RXU3E组成一个接收排列(其人员及设备组成一个接收组)效果较好。当接 收端只有一个接收排列时,则组成"单发单收"系统;如果还有一个接收排列, 则可组成"单发双收"系统。

理论上,在一个发射周期内,可以同时有任意多个这样的接收组,但必须 要求所有组保持同步,这样才能在一个发射周期内保证接收到所有测点。但当 这样的接收组多于3个时,由于地形、设备、人员技术等条件的差异,要使所 有组同时布置好、同时采集、同时完成采集是很困难的,势必造成彼此拖延, 使生产效率不能达到预想的效果。野外实践表明,在"单发双收"的情况下, 由于彼此间相距较近,容易进行协调,设备的利用率较高,生产效率相对较高。 但在单一发射系统的情况下,因为发射系统是在大电流、高功率下进行的,为 了保证发射系统的安全、稳定运行,有必要在发射一个周期,接收端采集完数 据,准备移动布置下一个排列时,发射系统停机休整30〜60分钟左右。这又使 得更多的接收设备存在不能同步、彼此拖延的情况,工作效率大为降低,没有 起到应有的效果。这就是说,在单发多收(多于3个接收组)的情况下,并不 能提高每天的生产效率。

总之,现有的可控源音频大地电磁法(CSAMT),由于采用的是单一发射系 统,无论是单发单收、单发双收还是单发多收,这些勘查方法工作效率比较低、 耗时比较长,不能适应新形势的要求。发明内容 本发明的目的在于提供一种提高工作效率、压縮勘査时间的可控 源音频大地电磁法双发多收数据采集系统及其采集方法。 为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种可控源音频大地电磁法双发多收数据采集系统,包括发射系统和信号 接收系统,所述的发射系统包括两套发射机和与其相连的发电机,将发射电偶 极的两端供电极通过一切换开关与两台发射机连接,两套发射系统共用一个发 射电偶极;所述的信号接收系统包括三个以上数据采集组,数据采集组由一台 多功能电法仪V8接受主机和一台与其配套的电场信号数据采集仪RXU3E组成, 各接收组沿测线常规布设。

一种可控源音频大地电磁法双发多收数据采集方法,包括以下步骤:

(1) 设备的准备和标定:准备连接发射系统和信号接收系统,发射系统包

括两套发电机和发射机,发电机与发射机连接,将发射电偶极的两端供电极与

切换开关连接,切换开关与两台发射机连接;信号接收系统包括三个以上数据 采集组,数据采集组由一台多功能电法仪V8接受主机和一台与其配套的电场信 号数据采集仪RXU3E组成,确保上述设备正常工作;做发射系统的一致性实验, 并确保发射电偶极两端接地电阻小于50欧姆;

(2) 布设接收点:将各接收组沿测线常规布设,各接收组之间相互独立, 互不影响;

(3) 供电发射:当任何一个接收组布置好排列后,发射方面接到通知或按

约定时间开始发射,供电时采用相同的发射电流以控制两套发射系统能够输出

相同的功率,确保两套系统发射的场源信号相同;先启动一台发射机,将切换 开关与这台发射机连通,按事先设置的电流发射;

(4) 接收:发射机开始发射后,每个接收组即可独立地进行数据采集,当 采集完一组数据后,就可进行下一个排列的布设;

(5) 切换发射:当一套发射系统运行1〜2个发射周期后,切换到另一套 发射系统工作,两套发射系统共用一个发射电偶极,之后依次轮流切换,循环往复,直至接到接收组停止发射的通知或按约定时间停止发射。

本发明公开的一种可控源音频大地电磁法双发多收数据采集系统及其方 法,通过采用两套发射系统共用一个发射电偶极,彼此交替发射,实现了全天 不间断发射,在双发多收数据采集过程中,既保证了每套发射系统安全运行, 又确保了各接收组彼此不互相干扰,独立工作,从而压缩了勘察时间,节省了 人员配置,提高了工作效率。

附图说明 图1为本发明系统工作布置示意图; 图2为本发明发射系统连接示意图。

图中:A、 B-发射电偶极;MG1-第一发电机;MG2-第二发电机;TX卜第二发

射机;TX2-第二发射机;RXl/RX2/RX3/…/RXn-接收组;K-双刀双置开关。

具体实施方式 如图1〜2所示, 一种可控源音频大地电磁法双发多收数据采 集系统,包括发射系统和信号接收系统,发射系统包括两套发电机MG1、 MG2和 发射机TX1、 TX2,第一发电机MG1与第一发射机TX1连接,第二发电机MG2与 第二发射机TX2连接,将发射电偶极A、 B两端供电极通过双刀双置开关K与两 台发射机TX1、 TX2连接,两套发射系统共用一个发射电偶极A、 B,交替发射; 信号接收系统包括三个以上数据采集组,数据采集组由一台多功能电法仪V8接 受主机和一台与其配套的电场信号数据釆集仪RXU3E组成,各接收组RX1、 RX2、 RX3……RXn沿测线常规布设。所述的双刀双置开关K还可用电子切换开关替代。 一种可控源音频大地电磁法双发多收数据采集方法,包括以下步骤: (1)设备的准备和标定:准备连接发射系统和信号接收系统,发射系统包 括两套发电机MG1、 MG2和发射机TX1、 TX2,第一发电机MG1与第一发射机TX1 连接,另一台第二发电机MG2与另一台第二发射机TX2连接,将发射电偶极A、 B两端供电极通过双刀双置开关K与两台发射机TX1、 TX2连接,信号接收系统 包括三个以上数据采集组,数据采集组由一台多功能电法仪V8接受主机和一台 与其配套的电场信号数据采集仪RXU3E组成,确保上述设备正常工作;做发射系统的一致性实验,并确保发射电偶极两端接地电阻小于50欧姆。

做发射系统的一致性试验,目的是保证不同发射、不同接收组间的数据一

致性。具体做法是:启动第一套发射系统发射,所有接收组在同一地段接收,

以比较所有接收数据的一致性;再启动第二套发射系统发射,所有接收组在同 一地段同时接收,以比较两套发射系统的一致性。当所有数据相对误差<5%,

则满足一致性要求。

检测发射电偶极两端接地电阻方法:将发射电偶极A、 B两端供电极埋设好, 用发射线分别把A、 B供电电极与双刀双置开关K的中间端接线柱连接好,通过 万用表测量双刀双置开关K的中间端接线柱的电阻,要求小于50欧姆。

(2) 布设接收点:将各接收组RX1、 RX2、 RX3……RXn沿测线常规布设, 各接收组之间相互独立,互不影响;

(3) 供电发射:当任何一个接收组布置好排列后,发射方面接到通知或按 约定时间开始发射,供电时采用相同的发射电流以控制两套发射系统能够输出 相同的功率,确保两套系统发射的场源信号相同;先启动第一发射机TX1,将双 刀双置开关K与第一发射机TX1连通,按事先设置的电流发射;

(4) 接收:第一发射机TX1开始发射后,每个接收组RX1、 RX2、 RX3…… RXn即可独立地进行数据采集,当采集完一组数据后,就可进行下一个排列的布 设;

(5) 切换发射:当发射系统运行1〜2个发射周期后,切换到另一套发射 系统工作,两套发射系统共用一个发射电偶极A、 B,之后依次轮流切换,循环 往复,直至接到接收组停止发射的通知或按约定时间停止发射。

以上所述的仅是本发明实施例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说, 在本发明所提供的技术启示下,还可以做出其它等同变型和改进,都应视为本 发明的保护范围。

Claims (3)

1、一种可控源音频大地电磁法双发多收数据采集系统,包括发射系统和信号接收系统,其特征是:所述的发射系统包括两套发射机和与其相连的发电机,将发射电偶极的两端供电极通过一切换开关与两台发射机连接,两套发射系统共用一个发射电偶极;所述的信号接收系统包括三个以上数据采集组,数据采集组由一台多功能电法仪V8接受主机和一台与其配套的电场信号数据采集仪RXU3E组成,各接收组沿测线常规布设。
2、 根据权利要求1所述的可控源音频大地电磁法双发多收数据采集系统, 其特征是:所述的切换开关选用双刀双置开关或电子切换开关。
3、 一种可控源音频大地电磁法双发多收数据采集方法,其特征是:该方法 包括以下步骤:(1) 设备的准备和标定:准备连接发射系统和信号接收系统,发射系统包 括两套发电机和发射机,发电机与发射机连接,将发射电偶极的两端供电极与 切换开关连接,切换开关与两台发射机连接;信号接收系统包括三个以上数据 采集组,数据采集组由一台多功能电法仪V8接受主机和一台与其配套的电场信 号数据采集仪RXU3E组成,确保上述设备正常工作;做发射系统的一致性实验,并确保发射电偶极两端接地电阻小于50欧姆;(2) 布设接收点:将各接收组沿测线常规布设,各接收组之间相互独立, 互不影响;(3) 供电发射:当任何一个接收组布置好排列后,发射方面接到通知或按 约定时间开始发射,供电时采用相同的发射电流以控制两套发射系统能够输出 相同的功率,确保两套系统发射的场源信号相同;先启动一台发射机,将切换 开关与这台发射机连通,按事先设置的电流发射;(4) 接收:发射机开始发射后,每个接收组即可独立地进行数据采集,当 采集完一组数据后,就可进行下一个排列的布设;(5) 切换发射:当一套发射系统运行1〜2个发射周期后,切换到另一套发射系统工作,两套发射系统共用一个发射电偶极,之后依次轮流切换,循环 往复,直至接到接收组停止发射的通知或按约定时间停止发射。
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