航空瞬变电磁法仪

 图1  AeroTEM系统 (在委内瑞拉勘探金刚石矿)

1.AeroTEM的接收线圈位于发射线圈的中部，两者共中心。这种装置结构具有一系列优点：

      (1)对所有的探测目标体，无论其埋深多大，都能取得最大的响应。
      (2)与AEM系统比较，AeroTEM系统所获得的探测目标体异常最尖锐、清晰、简单。
      (3)异常形状与飞行方向无关。
      (4)探测深度最大，AeroTEMⅡ可达400m, AeroTEMⅢ可达600m, AeroTEMⅣ可达800m。
      (5) 对异常分辨率和空间分辨率最高。
      (6) 对高导覆盖层不敏感。

2.AeroTEM系统的构成：

      直升机装载的AeroTEMⅡ系统的发射线圈直径5m,由8匝铜线组成，最大发射电流250A，可以产生40000Am2的峰值发射矩.有两个接收线圈,一个沿Z轴布置,另一个沿X轴布置。
      发射线圈发射的三角形电流脉冲（一次场）向地下传播，当遇到导体的探测目标时产生二次场。一次场和二次场被接收线圈所接收，并存储在可移动的硬盘之中，以便进行后处理。
      发射线圈、接收线圈和发射驱动线路安置在圆形的框架上，在飞行中发射 接收线圈距地面间距30m,距直升飞机40m。铯光泵磁力仪安置在发射--接收线圈10m以上的吊舱内。数据采集系统和定位系统，如GPS和无线电测高仪，安置在直升飞机内部。
      由于AeroTEM系统有很大的发射功率和较小的距地面间距，所以它比装载在固定飞机上的瞬变电磁系统AEM有很强的二次场响应和很高的分辨率。

3.AeroTEM系统采用两种方式抵消接收线圈中的一次场信号：

      (1)利用补偿线圈抵消Z轴上接收线圈内的一次场幅度（可从109nT/s抵消到103nT/s）。
      (2) 在数据后处理当中，采用适当算法把剩余的一次场信号去掉。最后结果是，在开通时段内（on time）仅剩有±2nT/s的一次场信号（噪声），在关断时间内（off time）仅剩有±0.2nT/s的一次场信号（噪声），并且这个值在数据叠加过程中，可以作为常数消除掉。沿X轴布置的接收线圈对发射线圈起平衡揭合作用，接收不到一次场信号

      AeroTEM系统的观测过程及异常响应：AeroTEM系统是通过发射线圈向地下发射三角形电流脉冲即一次场（见图2中的三角波形）。该一次场在地下导电目标体即矿体中，感应出二次场，即异常响应，（见图2中的红线和蓝线）。接收线圈在一次场发射的后半期，即开通时段（on time）内观测12个信号值。在开通时段内的二次场信号对于高导性目标体非常敏感。但由于在关断时段内（off time）噪声非常小，所以对探测某些导电目标体非常有利。

 
         图2 AeroTEM系统发射的1150毫秒正三角形电流脉冲

      在开通时段内（on time）观测的12道信号值是等间隔观测；在关断（off time）时段内观测的16道信号值，其中前8个信号值是等间距观测，后8个信号值按对数间隔观测。
      图3和图4分别是关断时段内和开通时段内AeroTEM系统观测到的异常响应诺模图日本日置HIOKI，它们表示AeroTEM系统能够探测到的导电目标体、即矿体的电导值（S）范围。

 

                        图 3 AeroTEM系统在关断时段内观测的16道信号模拟诺模图

      图中设定的目标体是200m×200m的板状导体，埋藏在非导体的下半空间    之内，埋深50m。横坐标表示目标体的电导值（S），纵坐标表示导常响应值（nT/S）。从图可见早期响应、即第一道观测的峰值为5S，而晚期响应、即第16 道观测的峰值为50S，而全部16道所覆盖的目标体电导值为0.05S-500S。这表明，在这个电导值范围内的目标体都可以被AeroTEM系统所发现。

 

 

                     图 4  AeroTEM系统在开通时段内观测的12道信号模拟诺模图

      目标体尺寸和埋深与上图4相同。从图可见，早期相应的峰值也是5S，而各道的晚期响应都趋于500S，对目标体的分辨率为0.05S-500S。