第21卷第2期2006年4月电波科学学报CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCEVol.21,No.2April,2006284文章编号100520388(2006)0220284204瞬变电磁法浅层探测技术①于生宝王忠嵇艳鞠林君(吉林大学智能仪器与测控技术研究所,yushengbao2000@163.com,吉林长春130026)摘要从理论上推导发射电流关断时间对瞬变电磁法勘探结果的影响,给出均匀半空间大地模型重叠回线互阻抗计算方法,分析阶跃关断与线性关断早期瞬变响应的区别,讨论了线性非零关断瞬变电磁法发射信号对浅层探测结果的影响。利用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)实现瞬变电磁法发射电路,减小发射机关断时间,使之接近理想的阶跃函数,消除非零关断的影响,解决了加大发射电流与快关断的矛盾。实验结果表明,减小发射电流关断时间,可以提高瞬变电磁浅层勘探结果分辨率,减小瞬变电磁法勘探盲区。关键词瞬变电磁,关断时间,探测盲区中图分类号TH762文献标识码ATimedomaintransientelectromagneticshallowprospectingYUSheng2baoWANGZhongJIYan2juLINJun(InstituteofIntelligentInstrumentandMeasurementTechnology,JilinUniversity,yushengbao2000@163.com,ChangchunJilin130026,China)AbstractTheeffectofturn2offtimeoftransmittingcurrentontransientelectro2magneticexplorationisderivedtheoretically,themutual2impedanceofcoincidentloopinuniformhalf2spaceisevaluated,thedifferenceeffectofstepturn2offandlin2earturn2offonearlytransientsignalisanalyzed,andtheeffectoflinearnonzeroturn2offoftransmittingcurrentonshallowsubsurfacesoundingisdiscussed.Ain2sulated2gatebipolartransistor(IGBT)isusedintransientelectromagnetictrans2mittersystemtoshortenturn2offtime.Theturn2offwaveformisdesignedtoap2proachidealstepfunctiontoeliminatetheeffectofnonzeroturn2offandsolvetheconflictbetweenstrengtheningtransmitterandrapidswitching.Theexperimentalresultsindicatethatshorteningturn2offtimecanenhanceresolutionoftransiente2lectromagneticforshallowsubsurfacesoundingandreducetheblindzoneoftransi2entelectromagneticsounding.Keywordstransientelectromagnetic,turn2offtime,blindzone1引言电磁方法是浅部环境与工程探测的重要手段,就目前来说,所有浅部探测方法均是由相应的深部探测方法发展而来的[1]。电磁方法分两大类:频率域电磁方法(如MT)和时间域电磁方法(如TEM)。近地表目标探测对于电磁方法来说是一个难题,而这一范围却与人类活动极为密切,地下2～100m左①收稿日期:2004210209©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net右的深度范围是频率域方法的一个弱视区(或半盲区)。对于时间域来说,探测深度是由观测时间的早晚决定的,目前时间域瞬变电磁法(TEM)仪器记录的几乎全部是晚期信号,或者在数据处理时仅采用了晚期信号,这种情况将产生两种后果:第一,它损失了TEM方法探测浅部结构的能力,因为浅部结构的信息主要由早期信号携带;第二,它降低了TEM方法的分辨能力,因为关断电流的影响将使瞬变响应发生畸变[2],因此,从地表到地下20m左右也是瞬变电磁法探测的半盲区。瞬变电磁法发射机输出信号的关断沿近似为抛物线或指数函数,用实际的关断沿进行解释非常困难,实际中都是用理想的阶跃函数近似解释,但结果会与实际情况有很大差异[2]。要探测浅层目标体,有效的办法就是减小发射电流的关断时间。2非零关断的影响瞬变电磁法中一般假定电流关断是一个理想的阶跃函数,如图1(a)所示,但实际上不可实现,由于发射线圈的非零闭环响应和发射机特性决定,电流的下降需要一定时间,下降方式可能是线性,也可能是按抛物线或指数规律,这里只就线性关断进行讨论,如图1(b)所示。通常瞬变电磁法的算法都是与发射电流和关断时间有关,且假定电流关断如图1(a)所示。图1阶跃关断与线性关断波形在层状大地介质中,半径为a和b同心圆形线圈瞬变电磁互阻抗Z(t)计算公式为[3]:Z(t)=-πμab∫∞0L-1P[I(p)pA0(P,p,λ)]·J1(λa)J2(λb)dλ(1)(据APRaiche.1984.)。式中A0(P,p,λ)为层状结构大...
