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1、瞬变电磁法,不接地回线通以脉冲电流称为磁源,接地导线通以脉冲电流，称为电性源（长导线或电偶极子）。,瞬变电磁法探测原理,工作原理示意图,瞬变电磁(Transient electromagnetic method)探测是地球物理探测的主要手段之一，通过向地下发射电磁波激励地下目标，接收其产生的二次场，确定被测目标的物理参数。瞬变电磁法测量装置由发射回线和接收回线两部分组成，工作过程分为发射、电磁感应和接收三部分。当发射回线中通以阶跃电流，发射电流突然由I下降到零，根据电磁感应理论，发射回线中电流突然变化必将在其周围产生磁场，该磁场称为一次磁场，一次磁场在周围传播过程中，如遇到地下良导电的地质体，
2、将在其内部激发产生感应电流，又称涡流或二次电流，由于二次电流随时间变化，因而在其周围又产生新的磁场，称为二次磁场。由于良导电地质体内感应电流的热损耗，二次磁场大致按指数规律随时间衰减，形成瞬变磁场，二次磁场主要来源于良导电地质体的感应电流，因此它包含着与地质体有关的地质信息，二次磁场通过接收回线观测，并对观测的数据进行分析和处理，对地下地质体的相关物理参数进行解释。,TEM探测流程,TEM信号向地下扩散示意图,早期信号反映浅部结构,晚期信号反映深部结构,瞬变电磁法(TEM)的实际过程示意图,可见，在tof时间内，感应电流逐渐增加，在t=tof时达到极大值，然后按指数规律衰减，这种上升、衰减速度
3、决定于t/比值。tof较大的情况下，感应电流将缓慢增大至极大值，然后以较慢的速度按指数规律衰减。,地下介质电性差异,探测原理,常用的激发场源,时间域电磁法中，激发波形可以采用多种具有周期性的脉冲序列，例如：矩形、梯形、半正弦形、三角形、伪随机等波形。对瞬变电磁测深，在实际应用中，为了有效地抑制观测系统中的直流偏移和超低频噪声的干扰，将不同时域的相应二次场进行叠加，以消除随机干扰，提高信噪比，需要采用周期性脉冲序列连续激发二次场。经常采用的激励场波形主要有双极性矩形脉冲、双极性半正弦脉冲、双极性梯形脉冲序列等来激发二次电磁场。,常用的发射波形及频谱,几种常用激励场的波形,几种简化波形的频谱c,矩
4、形波,正弦波,斜阶跃波,一次磁场垂直分量随时间的变化率可写为：,1.边长为2a的正方形回线中心点（z=0,x=0）的一次场的垂直分量为：,2.回线轴上的一次场垂直分量为：,磁场随时间的变化率可写为：,回线一次场垂直分量沿x轴的变化 回线一次场垂直分量沿z轴的变化,一次场的特征：,地面各点的磁场方向均垂直地面，回线中部的磁场较均匀。一次场随着据地表的距离增大而减小。,回线磁场的特点：地面各点的磁场方向均垂直地面，回线中部的磁场较均匀。对于边长为2a的正方形回线，如果以与中心点磁场大小相差不超过40为准，则在回线中部0.6a及上、下0.18a的范围内可近似看成垂直的均匀场。因为它随深度减弱较慢，故
5、有较深的探测能力。回线外部则一次场变化较大。,磁源瞬变电磁法同点装置采用综合参数 划分场区,近区瞬变电磁场，测量结果很好地给出地电断面的分层信息。早延时对应纵向电导S1来表征第一层存在；延时增加，在地表上可观测到第一层和第二层共同影响瞬变结果，并以S1S2来表征其综合影响。在更晚的时间上出现S1S2 S3的综合影响，以此类推。这样随着时间的推移，可以得到整个断面上所能测到的全部信息。国内外都在积极推广近区瞬变场测深方法。,瞬变电磁响应基本特征,1、均匀半空间瞬变电磁响应公式,中心回线,重叠回线,磁场晚期近似公式:,晚延时的衰减曲线,重叠回线与中心回线曲线对比,非磁性均匀半空间电动势响应,中心回
6、线,重叠回线,对于重叠回线在远区与取样时间无关，只与电阻率有关。对于中心回线在全区都与取样时间、电阻率有关。,近区,远区,中区,近区或晚期条件,中区或晚期条件,远区或晚期条件,曲线62.8。衰减,两层大地的电动势时间特性曲线（中心回线，回线半径100米）,曲线出现跷曲,2.不导电介质中的非磁性导电球体响应,球和水平圆柱体的瞬变响应函数（1球体，2圆柱体）,非磁性导电球体的瞬变电磁响应曲线,电导率越小，响应初值越大，但衰减快;大，响应初值小，而衰减慢。,非磁性导电球体的响应导电窗口曲线,地质体的瞬变电磁响应存在导电响应“窗口”，反映电性变化的差异。,3.不导电基底上的纵向电导为S薄板瞬变电磁响应,为早期，随t延迟而增长，而为晚期，按 规律衰减。,4.直立导电薄板的晚期瞬变电磁响应,
