天然電場(chǎng)選頻儀技術(shù)及使用說(shuō)明書(shū)

1、天然電場(chǎng)選頻儀技術(shù)及使用說(shuō)明書(shū) 鄭州星運(yùn)儀器廠河南省鄭州市中原中路31號(hào)1 / 19天然電場(chǎng)選頻儀技術(shù)及使用說(shuō)明書(shū)天然電場(chǎng)選頻儀是用來(lái)測(cè)量大地電磁場(chǎng)選頻后微弱交變電場(chǎng)信號(hào)的一種便攜式測(cè)量?jī)x器。天然電場(chǎng)選頻儀由鄭州地質(zhì)學(xué)校開(kāi)發(fā)研制成功，八三年榮獲河南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。鄭州星運(yùn)儀器廠隸屬鄭州工業(yè)貿(mào)易學(xué)校（原鄭州地質(zhì)學(xué)校），以天然電場(chǎng)選頻儀這一龍頭產(chǎn)品為依托，面向市場(chǎng)，不斷創(chuàng)新發(fā)展，研制生產(chǎn)出第二代TR2型（指針式）、第三代TR3型（數(shù)字顯示）天然電場(chǎng)選頻儀。頻率涉及范圍103000HZ，分選10個(gè)不同頻率。天然電場(chǎng)選頻儀體積小、重量輕、隨身攜帶方便；沒(méi)有人工電場(chǎng)源、兩人即可工作；勘探深度大，工作效

2、率高；采用了選頻裝置后，抗干擾能力強(qiáng)；10個(gè)工作頻率所獲得的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于10條不同電極距的對(duì)稱(chēng)四極視電阻率剖面測(cè)量結(jié)果；克服了直流電法長(zhǎng)距離拉線、設(shè)備笨重等缺點(diǎn)；能夠在較小范圍內(nèi)開(kāi)展工作，特別適應(yīng)于山區(qū)快速普查和城市物探工作。近年來(lái)，該儀器已銷(xiāo)往全國(guó)各地，得到了水文地質(zhì)、工程地質(zhì)物探等方面專(zhuān)家的廣泛贊譽(yù)，受到了用戶(hù)的一致好評(píng)。一、 用途主要用于圈定巖溶發(fā)育帶、地下暗河、尋找斷層和溶洞，煤礦開(kāi)采區(qū)、工程堵漏和解決淺部人防工程等地質(zhì)問(wèn)題；也可用于金屬、水泥管網(wǎng)以及當(dāng)前農(nóng)村大面積田間淺水源探測(cè)。2 / 19二、 技術(shù)指標(biāo)1.測(cè)量頻率：103000HZ（10個(gè)頻率），其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：檔次0123456

3、789頻率15.723.671.81292133206409801450混頻2.電位差測(cè)量范圍TR2型： 0100mV，共分七個(gè)測(cè)程檔： 0.1mV，0.3mV，1mV，3mV，10mV, 30mV，100mVTR3型： 0199.9mV，共分七個(gè)測(cè)程檔：0.2mV，0.6mV，2mV，6mV，20mV，60mV，200mV3.讀數(shù)方法：TR2型：指針讀數(shù) TR3型：數(shù)字顯示4.讀數(shù)分辨率：TR2型：2m v TR3型：0.1mv（“0.2mV”檔讀數(shù)為“m V”）5.輸入阻抗： 大于10 MW6.工作溫度：-20+507.電源： 9V（5節(jié)6F22型電池）、功耗約130mW8.重量： 約2K

4、g三、使用方法：1.電源檢查： 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)（檢），檢查電源電壓。TR2型，若指針位于紅線或超過(guò)紅線表示電源電壓正常；TR3型應(yīng)大于1100（小數(shù)點(diǎn)無(wú)關(guān)），否則需要更換電池。2.調(diào)零：將“調(diào)零”“測(cè)量”開(kāi)關(guān)打向“調(diào)零”一側(cè)，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使指針（TR4 / 192型）或數(shù)字（TR3型）讀數(shù)為零。3.電極距和點(diǎn)距：根據(jù)不同勘探對(duì)象的體積、埋深等選擇電極距L（120米）和點(diǎn)距D。4.測(cè)量：根據(jù)工作目的選擇不同的工作頻率（f）f 6.25104 / h2 h503*（/f）1/2其中：電阻率，h趨膚深度一般選擇23個(gè)工作頻率即可。測(cè)量操作： 在測(cè)點(diǎn)打入電極N，沿測(cè)線打入另一電極M；“測(cè)量”“調(diào)零”開(kāi)

5、關(guān)打向“測(cè)量”，選擇工作頻率和測(cè)程，由表頭（TR2型）或顯示屏（TR3型）讀出MN之間電位差。一個(gè)點(diǎn)測(cè)量完畢，應(yīng)將“測(cè)量”“調(diào)零”開(kāi)關(guān)打向“調(diào)零”，這樣儀器內(nèi)部短路，避免開(kāi)路時(shí)信號(hào)太強(qiáng)而損壞儀器。5.測(cè)程開(kāi)關(guān)：天然電場(chǎng)選頻儀共有7個(gè)測(cè)程，測(cè)量中應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)程讀數(shù)。需要注意： TR3型儀器為避免讀數(shù)太小，給記錄帶來(lái)不便，施用0.2mV檔讀數(shù)顯示為微伏（V）。0.6mV、2mV、6mV、20mV 、60mV和200mV各檔均為毫伏。如所測(cè)電位差超過(guò)測(cè)程，表頭并不溢出，仍有讀數(shù)，為了減少讀數(shù)誤差，請(qǐng)選擇合適的檔讀數(shù)。四、儀器工作原理：4 / 19表頭指示檢波線性放大選頻網(wǎng)絡(luò)50Hz濾波衰減級(jí)輸入放

6、大電 源穩(wěn)壓電源調(diào)零數(shù)字顯 示摸數(shù)轉(zhuǎn) 換下圖為天然電場(chǎng)選頻儀原理圖。探頭由兩根金屬棒精制而成。測(cè)量時(shí)，MN之間的電場(chǎng)信號(hào)通過(guò)探頭接受下來(lái)，經(jīng)前置放大后，進(jìn)入衰減和50HZ濾波后的信號(hào)送入選頻網(wǎng)絡(luò)，得到設(shè)定的頻率信號(hào)，其它信號(hào)加以抑制和衰減。被設(shè)定頻率信號(hào)經(jīng)線性放大和檢波后變?yōu)橹绷餍盘?hào)，由表頭直接讀出或數(shù)字顯示出所測(cè)MN之間的電位差值。五、注意事項(xiàng)：1.儀器長(zhǎng)期不使用時(shí)，應(yīng)將電池取出，存放在干燥通風(fēng)和無(wú)腐蝕性氣體的場(chǎng)所。2.不要隨便打開(kāi)儀器，更不要讓不了解儀器的人修理儀器。本儀器在出廠一年內(nèi)免費(fèi)維修，儀器終身保修。3.儀器工作結(jié)束后及時(shí)關(guān)掉電源。4.儀器搬運(yùn)時(shí)應(yīng)避免劇烈震動(dòng)。5.每年休整時(shí)，應(yīng)將

7、儀器送廠內(nèi)校驗(yàn)。6.定貨時(shí)請(qǐng)寫(xiě)明儀器型號(hào)，如型號(hào)TR2型、TR3型等。7.特殊要求定貨（頻率范圍，頻率設(shè)定數(shù)）可互商解決。購(gòu)買(mǎi)日期 年 月 日5 / 19附錄 野外工作方法1 測(cè)量電極AB 沿測(cè)線方向移動(dòng)測(cè)量法2測(cè)量電極AB 垂直測(cè)線方向移動(dòng)測(cè)量法3 正交測(cè)量法 在同一測(cè)點(diǎn)上，測(cè)量電極AB 分別沿測(cè)線方向和垂直測(cè)線方向進(jìn)行測(cè)量，將垂直測(cè)線的電位差除以沿測(cè)線測(cè)量的電位差值，作為該點(diǎn)的異常值。4 基點(diǎn) 測(cè)點(diǎn)同時(shí)測(cè)量法 在區(qū)域內(nèi)選擇一個(gè)有代表性的點(diǎn)作為基點(diǎn)。資料的整理GRAPHER 軟件的使用一、 建立數(shù)據(jù)文件在Grapher啟動(dòng)后，選擇File菜單的New，然后選擇Worksheet即可得到一個(gè)與

8、Excel非常相似的數(shù)據(jù)窗口。一般情況下A列代表x軸，B列代表y軸（數(shù)據(jù)列），用鍵盤(pán)在對(duì)應(yīng)的位置上輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者從其它文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)，Grapher既可以導(dǎo)入普通的文本文件（.DAT,.TXT），又可以導(dǎo)入Lotus的.WKx，.WRx以及Excel各個(gè)版本的.XLS（包括Excel97）等多種格式的數(shù)據(jù)文件。對(duì)于某一測(cè)線上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，可按以下格式建立其數(shù)據(jù)文件，為繪制剖面圖作準(zhǔn)備。（也可以在Excel中繪制剖面曲線）6 / 19點(diǎn)號(hào)（距離） 電位差值 （mv） 在此數(shù)據(jù)文件中，點(diǎn)號(hào)為一列，數(shù)據(jù)值為二列、三列等。當(dāng)然Grapher最強(qiáng)大的功能是它的繪圖功能，從File菜單中選New，選擇Plo

9、t將建立一個(gè)空白的繪圖窗口（Plot）。二、繪制剖面圖（一） 執(zhí)行g(shù)rafwin4.exe（二） 在“File”中單擊“Preferences” 出現(xiàn)Preferences的對(duì)話框，在“Page Units”中，選中“Centimeters”（厘米）7 / 19（三）在“Graph”中單擊“l(fā)ine or symbol”出現(xiàn) Open date 的對(duì)話框，從中選擇要繪圖的剖面數(shù)據(jù)（如819new.dat）。（四）在選定某一剖面數(shù)據(jù)后，可彈出“l(fā)ine plot: lineplot 1”的對(duì)話框。在此對(duì)話框中：1、worksheet columnsX：A column A 為點(diǎn)號(hào)列。Y： B c

10、olumn B 為數(shù)據(jù)列（如有多個(gè)參數(shù)時(shí)可選8 / 19擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)列）2、curvescurves 1 No 雙擊中間的線段可選擇剖面曲線的類(lèi)型（如實(shí)線、虛線、點(diǎn)劃線等）、顏色，如不選擇則默認(rèn)為實(shí)線、黑色。9 / 19上述兩項(xiàng)（尤其是第一項(xiàng)）選好后按對(duì)話框中的“OK”按鈕，則該剖面的剖面圖已繪出。三、繪制剖面平面圖1.按照剖面圖的方法繪制第一條剖面，設(shè)置縱橫比例尺橫比例尺為工作比例尺，縱比例尺根據(jù)數(shù)值極限確定，一般縱軸長(zhǎng)度不超過(guò)4厘米。2.添加橫軸、添加縱軸（與第一條的比例尺相同）、添加圖形，繪出第二條剖面（設(shè)置縱橫軸的起始坐標(biāo)與第一條的距離為1厘米）3.重復(fù)步驟2，繪出其它各剖面圖形。4.

11、打開(kāi)管理器窗口，把縱軸選擇項(xiàng)的對(duì)勾去掉，即得到平面剖面圖。四、質(zhì)量評(píng)價(jià)由于天然電場(chǎng)是一個(gè)隨機(jī)變化的場(chǎng)，所以，質(zhì)量評(píng)定不用均方相對(duì)誤差來(lái)衡量，而已曲線的形態(tài)來(lái)評(píng)價(jià)。若基本觀測(cè)曲線與檢查觀測(cè)曲線的形態(tài)相同或相似，便認(rèn)為區(qū)縣質(zhì)量良好，異常可靠。反之則認(rèn)為異常不可靠。1.資料的解釋本方法的資料解釋屬于定性和半定量解釋?zhuān)洳襟E如下：第一步：找出低阻或高阻帶當(dāng)面上的工作結(jié)束后，首先繪出必要地圖件，蔣V曲線的低值地帶劃為低阻帶，高值地帶劃為高阻帶。結(jié)合已有的地質(zhì)和物探資料從低阻帶中選出有價(jià)值的低阻體，并根據(jù)異常的特點(diǎn)判定這些低阻體的分布范圍、走向、傾向等。11 / 19第二步：估算低阻體（高阻體）的埋深可利

12、用公式（2）估算地質(zhì)體的大致埋深。一般來(lái)講，利用公式（2）計(jì)算出來(lái)的埋深要比實(shí)際大得多，這是由多種因素造成的。因此要想得到較為準(zhǔn)確的埋深，需乘一個(gè)校正系數(shù)（同電阻率的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)）。校正系數(shù)可取1/21/4，具體數(shù)值要根據(jù)不同的地區(qū)而定。第三步：地質(zhì)解釋根據(jù)測(cè)區(qū)的地質(zhì)資料和物探資料，對(duì)地下地質(zhì)體的性質(zhì)、范圍、埋深給出綜合解釋。應(yīng)用實(shí)例及地質(zhì)效果 1 古河道地下水濟(jì)源市坡頭鎮(zhèn)坡頭村位于黃河北岸，二級(jí)階地上。據(jù)黃河灘邊地層出露及已知井可知，自上而下巖性依次為：粘土、砂礫石、粘土及硬粘土等。由于區(qū)內(nèi)主要含水砂礫石層處于區(qū)域水位之上，加之地表補(bǔ)給面積有限，造成該區(qū)為貧水區(qū)。有關(guān)施工單位先后在該區(qū)鑿井7眼，

13、都以無(wú)水而告終。我單位接受委托后，經(jīng)詳細(xì)地質(zhì)調(diào)察，確定找水方向黃河古河道孔隙水。根據(jù)區(qū)域水位和覆蓋層厚度，選擇天然電場(chǎng)選頻法測(cè)量工作頻率為320、640（H11 / 19z），點(diǎn)距20米，進(jìn)行區(qū)域剖面測(cè)量，完成天然場(chǎng)剖面二條，剖面總長(zhǎng)度400余米。圖1是位于村東邊近南北向溝內(nèi)，天然電場(chǎng)選頻法II剖面V曲線，該剖面V曲線在1525號(hào)點(diǎn)間出現(xiàn)峰值異常段，幅值達(dá)到正常場(chǎng)1.5倍，認(rèn)為該異常是地下古河道的反映。繼而在該段24號(hào)點(diǎn)處又投入了溫納裝置激電測(cè)深和五極縱軸視電阻率測(cè)深，確定大口井位一眼，口徑2米，井深30米。施工成井后，降深2米，出水量240t/h。2 斷層破碎帶裂隙水湖南某工程公司位于長(zhǎng)沙縣

14、南托嶺。工區(qū)地層為：第四系白沙井組，巖性為粘土、細(xì)砂及砂礫石層。下部為第三系漸新統(tǒng)霞流市組粉砂巖、鈣泥質(zhì)粉砂巖。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育情況不明，地層傾角100150。用天然場(chǎng)選頻法進(jìn)行掃面工作，在區(qū)內(nèi)部置了3條近東西剖面。選用兩個(gè)工作頻率，MN和點(diǎn)距為20米，沿測(cè)線進(jìn)行觀測(cè)。3條剖面中的高電位在平面上呈北西向的條帶狀展布（圖3），其幅值為1.22.4mv，寬度為120160米。結(jié)合區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)情況分析認(rèn)為，V曲線上高電位段和低電位段分別由地下粉砂巖和鈣泥質(zhì)粉砂巖所引起。即地下可能有一條隱伏斷裂構(gòu)造存在。#圖2 長(zhǎng)沙縣南托嶺V剖平面圖 根據(jù)上述分析，在11線異常段上布置了聯(lián)合剖面工作，12 / 19A

15、與B兩支曲線在490號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)低阻反映，在510號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)正交點(diǎn)；靜電卡法卡法曲線在510號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)主峰異常。綜合選頻法、卡法和聯(lián)合剖面法異常點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將井位布設(shè)在510/11號(hào)點(diǎn)。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，該孔在86-94.9米之間，巖石破碎，裂隙較發(fā)育，102-158米容孔發(fā)育。經(jīng)抽水實(shí)驗(yàn)水量為136t/d，滿(mǎn)足了該公司的要求。 3 巖溶裂隙水鞏義市上莊村位于嵩山之北五指嶺西側(cè)。據(jù)村內(nèi)一煤田勘察孔揭露，第四系粘土夾碎石的厚度約20米，下伏石炭系灰?guī)r、砂質(zhì)頁(yè)巖和砂巖互層，該層厚約60米；奧陶系和寒武系地層為一套厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等。 圖3是天然電場(chǎng)選頻法I剖面V測(cè)量曲線，頻率f=640 HzV曲線在 1

16、216號(hào)點(diǎn)之間為一低阻異常段，兩側(cè)近似對(duì)稱(chēng)。頻率f=15.7、71.8 HzV曲線不對(duì)稱(chēng)性較為明顯，極大值呈西高東低，曲線梯度增大，極小值點(diǎn)向東位移。II剖面位于I剖面南側(cè)，相距60米，II剖面V測(cè)量曲線與I剖面V曲線形特相似。說(shuō)明在14號(hào)點(diǎn)處有一條近東西向的巖溶裂隙發(fā)育帶存在。結(jié)合地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)井深200米，成井后抽水試驗(yàn)，靜水位42米，降深38米，出水量52t/h。640 Hz213 Hz15.7 Hz #13 / 19圖3 鞏義上莊V剖圖曲線圖4其它工程應(yīng)用（論文）天然電場(chǎng)選頻法在工程地質(zhì)勘察快速評(píng)價(jià)中的應(yīng)用2003年03期簡(jiǎn)述了天然電場(chǎng)選頻方法的原理、計(jì)算公式和儀器使用方法,

17、介紹了實(shí)測(cè)曲線的圓滑和以曲線背景為標(biāo)準(zhǔn)的歸一化數(shù)據(jù)處理.通過(guò)在實(shí)際工作中的應(yīng)用例子,說(shuō)明了該方法在高阻覆蓋區(qū)尋找?guī)r溶洞穴和礦區(qū)中淺部采空區(qū),評(píng)價(jià)工程地質(zhì)狀態(tài),探查隱伏斷裂、富水滑坡邊界等方面具有快速、輕便、有效的優(yōu)點(diǎn).天然電場(chǎng)選頻法在勘察地下水中的應(yīng)用2002年03期天然電場(chǎng)選頻法是勘察地下水賦存情況的一種物探方法,與常規(guī)物探方法相比,具有快速、信息豐富、獨(dú)特的地質(zhì)效果. 關(guān)鍵詞： 天然電場(chǎng)選頻法 , 地下水 , 快速天然電場(chǎng)選頻法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用2004年05期14 / 19簡(jiǎn)述了天然電場(chǎng)選頻法探查地質(zhì)構(gòu)造和找礦的基本原理,介紹了河南省鄭州地校研制的天然電場(chǎng)選頻儀的性能,以及在我國(guó)許多省市煤礦和勘探區(qū)的應(yīng)用效果,根據(jù)對(duì)本方法應(yīng)用效果的分析,肯定了這種方法的有效性,同時(shí)也指出了它的局限性. 鍵詞： 天然電場(chǎng)選頻法 , 水文地質(zhì) , 工程地質(zhì) , 應(yīng)用利用天然電場(chǎng)選頻法的動(dòng)、靜態(tài)信息確定地下徑流通道2003年03期簡(jiǎn)述了天然電場(chǎng)選頻方法的原理、計(jì)算公式和儀器使用方法,介紹了實(shí)測(cè)曲線的圓滑和以曲線背景為標(biāo)準(zhǔn)的歸一化數(shù)據(jù)處理.通過(guò)在實(shí)際工作中的應(yīng)用例子,說(shuō)明了該方法在高阻覆蓋區(qū)尋找?guī)r溶洞穴和礦區(qū)中淺部采空區(qū),評(píng)價(jià)工程地質(zhì)狀態(tài),探查隱伏斷裂、富水滑坡邊界等方面具有快速、輕便、有效的優(yōu)點(diǎn).感謝您使用我公司研制的天然電場(chǎng)選頻儀產(chǎn)品鄭州星運(yùn)儀