音频大地电场仪及其在地下水中的应用VIP免费

音频大地电场仪及其在地下水中的应用李德胜孟宪玮（中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定，071051）摘要：本文介绍了音频大地电场仪在地下水勘查中使用方法，仪器工作原理、功能特点、技术指标及音频大地电场仪在地下水勘查中的应用。关键词：音频大地电场仪、音频大地电场法、工作原理、地下水勘查、富水构造带音频大地电场仪是中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所科技人员经过多年研制和试验，利用天然电磁场中20Hz－25KHz范围内的电场信息作为场源，对不同基岩地区进行地下水勘查的一种物探仪器。仪器主要可用于基岩裂隙水、浅层岩溶水的勘查。对低电阻富水构造带反映灵敏，能准确提供富水构造带的位置。该仪器轻便、操作简单、探测迅速、资料反映直观、不受地形限制，可在其它物探仪器无法开展工作的山区开展地下水勘查工作。通过多年大量的实践，针对仪器及微弱多变的场源，科技人员总结出了一套较为完善的野外工作及室内资料处理方法，使该仪器在基岩地区地下水勘查中取得了十分显著的效果。1、仪器介绍1.1、仪器应用方法据有关资料报道，大地电磁场产生的原因十分复杂，其主要来源有雷雨放电、宇宙射线、地磁场微变及大地感应的工业游散电流。频率超过1Hz的大地电场除50Hz的工业电流及大功率的高频电台信息外，几乎都是由雷电产生的。地球上平均每秒钟可发生的大大小小空间闪电约100次以上，闪电巨大的能量一部分随感应电流流入地下，远处雷电产生的电磁场以传导波的方式经空间和大地传播，形成一种较平缓的近似均匀的大地电场。经过各种试验，大地电场水平分量与岩石电阻率的变化情况基本一致，这就客观地显示出了天然电场的水平分量与岩石电阻率有着一定的对应关系。音频大地电场法是利用频率在音频范围内的天然大地电场作为场源，在地面上沿一定的剖面逐点测量电场强度的水平分量Ex，从电场强度的变化可以看出，这种变化基本能反映出岩石电阻率的变化。由于电场强度的变化间接反映了地层电阻率的变化，通过研究这种电阻率的变化，就可以达到了解浅层地质构造的目的。经研究表明某一地层电阻率的大小除了与岩石的各种成分有关，还与构造的裂隙和岩石的破碎情况有关。地质构造活动使完整的________________________李德胜（1956-），男，工程师，中国计算机函授学院，计算机应用专业，主要从事仪器及物探工作岩层遭到破坏，在构造的裂隙带和断层破碎带里，通常是地下水富集的地方。实践表明，破碎带的电阻率比完整岩层电阻率低得多，完整灰岩、花岗岩电阻率很高，但破碎充水后电阻率却很低，而这种充水的破碎带，恰恰是寻找地下水的主要目标。[1]综上所述，音频大地电场仪所观测到的大地变化情况，基本反映了相应剖面上电阻率的变化情况，这种电阻率的相对变化又与基岩地区的富水构造带有关。因此，结合地质构造情况，分析大地电场曲线变化特点，可达到基岩地区寻找地下水的目的。1.2、仪器工作原理仪器工作时，天然场水平信号通过测量电极MN进入仪器，仪器对交流信号进行处理，变成直流信号给A/D转换器，转换成数字信号后通过显示屏显示。仪器的模拟电路部分包括宽带通道和4个固定频率通道。宽带通道主要是扩宽放大器的通频带，提升频率高端的放大倍数。电路的主要部分包括输入电路、陷波电路、检波电路等。输入电路采用阻抗变换电路来提高仪器的输入阻抗。陷波电路采用串并联电路抑制工业电流50Hz及谐波的干扰。检波电路采用线性检波方法把交流信号便为直流信号。工作原理如图1所示。图1音频大地电场仪工作原理图1.2.1、仪器信号输入电路仪器所采用的信号接收部分是模拟电路，其功能主要是把微弱的天然电场信号通过电极进行采集，然后通过导线将采集到的信号传送给主机。由于仪器接收的信号场源太弱，因此输入级采用电压跟随器的电路形式。它的主要优点是输入阻抗高、输出阻抗低，起阻抗变换作用，提高仪器的灵敏度。信号输入电路见图2。A∕D转陷波检波电极电极天然电场信号数据显示图2信号输入电路1.2.2、仪器陷波电路在实际工作中，由于各种工业电器的干扰、工频50Hz及其奇次波幅度值不稳定，对仪器的正常工作干扰比较严重。因此，在仪器...