PROTEM瞬变电磁仪的详细介绍
1.PROTEM数字接收机
它是上述六种瞬变电磁仪共用的接收机
图1 PROTEM接收机
PROTEM接收机具有24位瞬时分辨率,29位系统分辨率,270KHz 带宽,微秒级的30个采样门和XYZ三分量同时观测等特点,是时间域电磁系统的最佳选择。
技术指标:
● 观测值:三分量感应磁场的衰减比,nv/m2
● 电磁传感器:空心线圈
● 道数:用单道接收线圈顺序测量或用三分量接收线圈同时测量
● 时间门:在两个量级时间轴上20个门测量,或三个量级时间轴上30个门测量
● 信号分辨率:24位,包括1个符号位,系统分辨率29位
● 基本频率:0.3,0.75,3,7.0,30,75,285Hz(60Hz工频时)
0.25,0.625,2.5,6.25,25,62.5,237.5Hz(50Hz工频时)
● 积分时间:0.5,2,4,8,15,30,60和120秒
● 显示器:240×64点液晶显示
● 数据管理:固态存储3300套数据,RS232输出
● 同频:参考电缆同步或高稳定性石英钟同步
● 工作温度:-40℃—+60℃
● 电源:12V可充电电源,可连续工作8小时
● 重量:15Kg
● 体积:34×38×27cm
2.PROTEM发射机
图2 TEM47发射机
1)TEM47发射机
是最小、最轻便的发射系统,关断时间极短,可探测近地表异常。PROTEM47(PROTEM接收机配以TEM47发射机)经常用于浅部几米到150m深的探测。在这种模式下,可用单匝5m×5m到100m×100m发射线圈,关断时间可短至0.5μs,从而获得最高的浅表分辨率。也可采用多匝发射线圈。
TEM47采用参考电缆同步,可满足浅部探测对高精度同步的要求。无论在那种情况下,PROTEM47都使用高频接收线圈。该接收线圈的带宽足以捕捉最早期的瞬态衰减信号。当PROTEM47用于剖面测量时,采用8匝5m×5m移动式发射线圈,2.5A发射电流时,发射磁矩为500Am。在基频75Hz、20-30个测量门时,该模式便成为最佳的浅部勘探的斯陵格兰姆电磁系统。
技术指标:
● 电流波型:偶极方波,正、负方波之间可设置50%占空系数
● 基本频率:30,75,285Hz,(60Hz工频时)
25,62.5,237.5Hz,(50Hz工频时)
● 关断时间:40×40m发射线圈,3A发射电流时,2.5μs
● 发射线圈尺寸: 5m×5m(8匝)到100m×100m(单匝)
● 输出电压:0到9V连续变化,最大发射电流3A
● 同步:电缆同步
● 工作温度:-40℃—+60℃
● 电源:12伏可充电电瓶,在2A输出时可连续工作5小时;加强型TEM47HP供电电源为24伏或36伏,最大发射电流10A
● 重量:5.3Kg
● 尺寸:10.5×24×32cm
2)TEM57-MK2发射机
图3 TEM57-MK2 发射机
TEM57-MK2是TEM57的升级型,与PROTEM数字接收机搭配使用,便构成PROTEM57瞬变电磁系统。TEM57-MK2在内部电源供电时发射功率达1500W,是一种非常轻便的中功率时间域电磁发射机。内部电源电压18—60V可变,可与发射线圈实现最佳匹配。如使用外部电源,发射功率可达3800W,电压可达160V。
TEM57-MK2是一种完美的中功率发射机,勘探深度达500m。
可自动显示关断时间。配备短参考电缆、轻便发射机和三维接收线圈的TEM57-MK2,可圈定深至250m-300m的形态复杂的构造和矿体。如果采用晶体同步和大发射线圈,它可圈定埋深至500m的矿体和目标体。通过反演解释,可给出矿体的电导率、倾角和延伸等参数。
技术指标:
● 电流波型:偶极方波,占空系数50%
● 基本频率:3,7.5,30Hz(功率传输线为60Hz时)
2.5,6.25,25Hz(功率传输线为50Hz时)
如果用电缆同步,可以达到1Hz以下的基频
● 关断时间:20到115μs,依赖发射线圈尺寸,匝数和发射电流大小
● 发射线圈尺寸:单匝可任意尺寸,但最小电阻不应低于0.7欧姆,最大发射线 圈可到300×600m
● 输出电压:18伏—60伏连续可调,当外接电源时可达180伏
● 同步:电缆或高稳定性晶体同步
● 输出电流:最大28A
● 工作温度:-40℃—+60℃
● 关断时间显示:自动显示关断时间
● 电源:1800瓦,110/220V单项发电机供电或2-6个12伏电瓶直流供电
● 防护:电和电磁防护
● 重量:15公斤
● 尺寸:43 x 25 x 25 厘米
3)TEM67发射机
图4 TEM67发射机
这是大功率发射机,它是在TEM57-MK2发射机基础上加一个功率模块,构成TEM67发射机。这就是说,增加一个功率模块并配备一台5,000W发电机,就可将TEM57-MK2升级为TEM67。反之,如果对某些勘查任务而言无需TEM67发射机,只用TEM57-MK2,便可大大减轻重量。TEM67的输出电压18-150V连续可调用,可自动显示关断时间。
配备三维接收线圈的PROTEM67,是一种理想的探测深部高导矿体,蕴矿构造,含水构造以及其它地质目标体的最佳瞬变电磁法仪器,其勘探深度可达1,000m-1,2000m。
技术指标:
● 电流波型:偶极方波,占空系数50%
● 基本频率:0.3,0.75,3,7.5,30Hz(功率传输线为60Hz时)
0.25,0.625,2.5,25Hz(功率传输线为50Hz时)
● 关断时间:20到750μs,依赖于发射线圈尺寸,匝数和发射电流大小
● 输出电流:最大28A
● 输出电压:18到150伏连续可调
● 同步:高稳定性晶体同步
● 工作温度:-40℃—+60℃
● 电源: 5000W, 220伏,50Hz,单项发电机
● 重量:15公斤
● 尺寸:43 x 25 x 25 厘米
4)加强型TEM67发射机
加强型TEM67发射机是在TEM57-Mk2发射机上连接两个TEM67功率模块,发射电压可高达240v,最大发射电流28A,所以可利用大尺寸或大有效面积发射线圈,以达到更大的勘探深度。下表是TEM67和加强TEM67发射功率的对比表,可见在发射线框尺寸2000m×2000m情况下(相当2000m勘探深度)加强型TEM67的发射磁矩M(I×S)可高达36363636A m2,。如果选择发射圈电阻值为1,65欧姆/公里,则加强型TEM67发射机的发射电流可达到18.2A,发射磁矩M=72727272Am2 ,此时的信噪比可以高倍。
TEM发射机性能对比表
5) TEM47HP井下探水系统
图5 井下探水瞬变电磁系统
TEM47HP是TEM47的加强型,是在TEM47的基础上加大发射功率,使发射电压高达36V,最大发射电流达10A。TEM47HP主要用于煤矿井下或隧道开掘中的水情探测和断层探测。
由于井下空间窄小,所以发射线圈是由绝缘材料做成带凹槽的、可调节角度的方形骨架(尺寸视巷道空间大小而定,一般为1.5m×1.5m或2m×2m),发射线圈嵌入凹槽之内。发射线圈匝数一般为80匝或64匝。发射线匝有效面积S为180㎡或 256㎡。
技术指标:
● 电流波型:偶极方波,占空系数50%
● 基本频率:30,75,285Hz(功率传输线为60Hz时)
25,62.5,285Hz(功率传输线为50Hz时)
● 关断时间:取决发射线圈有效面积S及发射电流A
● 发射线圈尺寸:1.5m×1.5m(80匝)或2m×2m(64匝)
● 输出电压:0-12V 24V或36V
● 最大输出电流:10A
● 同步:电缆同步
● 工作温度:-40℃—+60℃
● 电源:内置12V,外接12V或24V
● 重量:6公斤
● 尺寸:43 x 25 x 25 厘米
6) BH43-3钻井中瞬变电磁仪
图6 钻井中瞬变电磁仪三分量探头和绞车
井中三分量瞬变电磁仪探头BH43-3与位于地面的发射系统和PROTEM接收机共同组成钻井中瞬变电磁仪。在地面布设500m×500m的发射线圈便可获得2000m深钻孔,200-300m半径内的矿产资源、水文地质和地质结构等诸多方面信息。
沿钻井探测的空间分辨率为1m。井中观测点间距根据要求分辨出的目标体大小而定。
BH43-3是三分量、宽频带的井中探头,能有利地压制高压线和其它干扰源的干扰。
BH43-3配有专用软件包,可编辑、显示和解释测量数据。井中电缆和绞车可在国内配置。
技术指标:
● 传感器:三个互相垂直的线圈(一个轴向,两个径向)
● 传感器有效面积:轴向线圈:10000m2;径向线圈: 2500m2
● 传感器前置放大器谐振频率:10KHz
● 传感器旋转角校正:用两个互相垂直的倾角仪,改正范围:±1℃—±80℃ (自垂直轴算起)
● 工作温度:-30℃—±80℃。
● 电源:密封可充电镍镉电池,可连续工作40小时。
● 控制箱:用于通道选择,探头和PROTEM接收机之间的阻抗和增益匹配(将三个传感器的有效面积按100m2归一化);带有超低频滤波器。
● 电缆:双芯屏蔽电缆,聚氨脂外皮,keular高强度外护膜,直径5.6m,重40Kg/km,抗拉强度500kg。
● 重量:传感器,9.5kg 控制箱:1.5kg。
● 尺寸:传感器,直径3.8cm,长234cm
控制箱,22×13.5×8cm。
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