一种浅层瞬变电磁探测系统及应用

摘要

电磁方法是浅部环境与工程探测的重要手段.电磁波的传播特性与频率有关,探地雷达的频率范围一般为几十千赫兹到数兆赫兹,其探测范围可从地下几厘米到几十米,而且分辨率非常高,超浅层分辨率可达厘米的量级.但探地雷达在具有低阻盖层的地质条件下探测深度一般仅为2～5米.对于时间域电磁法而言,探测深度是由观测时间的早晚决定的,要探测浅层目标体,唯一的办法就是缩短发射电流关断的延迟的时间.由于技术上的限制,目前市场上的时间域TEM仪器,从地表到地下20米左右是一个半盲区.要解决这个探测盲区,需要对现有的TEM探测方法和技术进行进一步研究.美国从20世纪90年代开始研制甚早期瞬变电磁法(VETEM)仪器与技术并取得一系列成果.VETEM系统采用周期性锯齿波做为激励源,研究在电流上升期间及关断之后的瞬变响应,其应用频段介于探地雷达和常规瞬变电磁法之间,采用零耦合天线装置消除一次场的影响,从而达到浅层探测的目的.该系统只关注甚早期瞬变信号,其典型探测范围从地面到地下5米[3],但还没有真正地解决从地表到20多米范围的探测问题.本文提出了一种记录发射机关断过程,通过计算从接收的总场中消去一次场,这样来得到二次场,从而解决了上述的盲区探测问题。