天然電場選頻儀技術(shù)及使用說明書

1、天然電場選頻儀技術(shù)及使用說明書 鄭州星運儀器廠河南省鄭州市中原中路31號1 / 19天然電場選頻儀技術(shù)及使用說明書天然電場選頻儀是用來測量大地電磁場選頻后微弱交變電場信號的一種便攜式測量儀器。天然電場選頻儀由鄭州地質(zhì)學(xué)校開發(fā)研制成功，八三年榮獲河南省科技進(jìn)步三等獎。鄭州星運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），以天然電場選頻儀這一龍頭產(chǎn)品為依托，面向市場，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）天然電場選頻儀。頻率涉及范圍103000HZ，分選10個不同頻率。天然電場選頻儀體積小、重量輕、隨身攜帶方便；沒有人工電場源、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條不同電極距的對稱四極視電阻率剖面測量結(jié)果；克服了直流電法長距離拉線、設(shè)備笨重等缺點；能夠在較小范圍內(nèi)開展工作，特別適應(yīng)于山區(qū)快速普查和城市物探工作。近年來，該儀器已銷往全國各地，得到了水文地質(zhì)、工程地質(zhì)物探等方面專家的廣泛贊譽，受到了用戶的一致好評。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，煤礦開采區(qū)、工程堵漏和解決淺部人防工程等地質(zhì)問題；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。2 / 19二、 技術(shù)指標(biāo)1.測量頻率：103000HZ（10個頻率），其對應(yīng)關(guān)系如下：檔次0123456

3、789頻率15.723.671.81292133206409801450混頻2.電位差測量范圍TR2型： 0100mV，共分七個測程檔： 0.1mV，0.3mV，1mV，3mV，10mV, 30mV，100mVTR3型： 0199.9mV，共分七個測程檔：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： 打開電源開關(guān)（檢），檢查電源電壓。TR2型，若指針位于紅線或超過紅線表示電源電壓正常；TR3型應(yīng)大于1100（小數(shù)點無關(guān)），否則需要更換電池。2.調(diào)零：將“調(diào)零”“測量”開關(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.電極距和點距：根據(jù)不同勘探對象的體積、埋深等選擇電極距L（120米）和點距D。4.測量：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個工作頻率即可。測量操作： 在測點打入電極N，沿測線打入另一電極M；“測量”“調(diào)零”開

5、關(guān)打向“測量”，選擇工作頻率和測程，由表頭（TR2型）或顯示屏（TR3型）讀出MN之間電位差。一個點測量完畢，應(yīng)將“測量”“調(diào)零”開關(guān)打向“調(diào)零”，這樣儀器內(nèi)部短路，避免開路時信號太強(qiáng)而損壞儀器。5.測程開關(guān)：天然電場選頻儀共有7個測程，測量中應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臏y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。如所測電位差超過測程，表頭并不溢出，仍有讀數(shù)，為了減少讀數(shù)誤差，請選擇合適的檔讀數(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) 換下圖為天然電場選頻儀原理圖。探頭由兩根金屬棒精制而成。測量時，MN之間的電場信號通過探頭接受下來，經(jīng)前置放大后，進(jìn)入衰減和50HZ濾波后的信號送入選頻網(wǎng)絡(luò)，得到設(shè)定的頻率信號，其它信號加以抑制和衰減。被設(shè)定頻率信號經(jīng)線性放大和檢波后變?yōu)橹绷餍盘?，由表頭直接讀出或數(shù)字顯示出所測MN之間的電位差值。五、注意事項：1.儀器長期不使用時，應(yīng)將電池取出，存放在干燥通風(fēng)和無腐蝕性氣體的場所。2.不要隨便打開儀器，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)免費維修，儀器終身保修。3.儀器工作結(jié)束后及時關(guān)掉電源。4.儀器搬運時應(yīng)避免劇烈震動。5.每年休整時，應(yīng)將

7、儀器送廠內(nèi)校驗。6.定貨時請寫明儀器型號，如型號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。購買日期 年 月 日5 / 19附錄 野外工作方法1 測量電極AB 沿測線方向移動測量法2測量電極AB 垂直測線方向移動測量法3 正交測量法 在同一測點上，測量電極AB 分別沿測線方向和垂直測線方向進(jìn)行測量，將垂直測線的電位差除以沿測線測量的電位差值，作為該點的異常值。4 基點 測點同時測量法 在區(qū)域內(nèi)選擇一個有代表性的點作為基點。資料的整理GRAPHER 軟件的使用一、 建立數(shù)據(jù)文件在Grapher啟動后，選擇File菜單的New，然后選擇Worksheet即可得到一個與

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），用鍵盤在對應(yīng)的位置上輸入實驗數(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各個版本的.XLS（包括Excel97）等多種格式的數(shù)據(jù)文件。對于某一測線上的觀測數(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點號（距離） 電位差值 （mv） 在此數(shù)據(jù)文件中，點號為一列，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”的對話框。在此對話框中：1、worksheet columnsX：A column A 為點號列。Y： B c

10、olumn B 為數(shù)據(jù)列（如有多個參數(shù)時可選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型（如實線、虛線、點劃線等）、顏色，如不選擇則默認(rèn)為實線、黑色。9 / 19上述兩項（尤其是第一項）選好后按對話框中的“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，一般縱軸長度不超過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、打開管理器窗口，把縱軸選擇項的對勾去掉，即得到平面剖面圖。四、質(zhì)量評價由于天然電場是一個隨機(jī)變化的場，所以，質(zhì)量評定不用均方相對誤差來衡量，而已曲線的形態(tài)來評價。若基本觀測曲線與檢查觀測曲線的形態(tài)相同或相似，便認(rèn)為區(qū)縣質(zhì)量良好，異?？煽?。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，其步驟如下：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值的低阻體，并根據(jù)異常的特點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。一般來講，利用公式（2）計算出來的埋深要比實際大得多，這是由多種因素造成的。因此要想得到較為準(zhǔn)確的埋深，需乘一個校正系數(shù)（同電阻率的經(jīng)驗系數(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)測區(qū)的地質(zhì)資料和物探資料，對地下地質(zhì)體的性質(zhì)、范圍、埋深給出綜合解釋。應(yīng)用實例及地質(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，選擇天然電場選頻法測量工作頻率為320、640（H11 / 19z），點距20米，進(jìn)行區(qū)域剖面測量，完成天然場剖面二條，剖面總長度400余米。圖1是位于村東邊近南北向溝內(nèi)，天然電場選頻法II剖面V曲線，該剖面V曲線在1525號點間出現(xiàn)峰值異常段，幅值達(dá)到正常場1.5倍，認(rèn)為該異常是地下古河道的反映。繼而在該段24號點處又投入了溫納裝置激電測深和五極縱軸視電阻率測深，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。選用兩個工作頻率，MN和點距為20米，沿測線進(jìn)行觀測。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號點出現(xiàn)低阻反映，在510號點出現(xiàn)正交點；靜電卡法卡法曲線在510號點出現(xiàn)主峰異常。綜合選頻法、卡法和聯(lián)合剖面法異常點的對應(yīng)關(guān)系，將井位布設(shè)在510/11號點。經(jīng)鉆探驗證，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)抽水實驗水量為136t/d，滿足了該公司的要求。 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是天然電場選頻法I剖面V測量曲線，頻率f=640 HzV曲線在 1

16、216號點之間為一低阻異常段，兩側(cè)近似對稱。頻率f=15.7、71.8 HzV曲線不對稱性較為明顯，極大值呈西高東低，曲線梯度增大，極小值點向東位移。II剖面位于I剖面南側(cè)，相距60米，II剖面V測量曲線與I剖面V曲線形特相似。說明在14號點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)計井深200米，成井后抽水試驗，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）天然電場選頻法在工程地質(zhì)勘察快速評價中的應(yīng)用2003年03期簡述了天然電場選頻方法的原理、計算公式和儀器使用方法,

17、介紹了實測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.通過在實際工作中的應(yīng)用例子,說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),評價工程地質(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.天然電場選頻法在勘察地下水中的應(yīng)用2002年03期天然電場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、獨特的地質(zhì)效果. 關(guān)鍵詞： 天然電場選頻法 , 地下水 , 快速天然電場選頻法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用2004年05期14 / 19簡述了天然電場選頻法探查地質(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選頻儀的性能,以及在我國許多省市煤礦和勘探區(qū)的應(yīng)用效果,根據(jù)對本方法應(yīng)用效果的分析,肯定了這種方法的有效性,同時也指出了它的局限性. 鍵詞： 天然電場選頻法 , 水文地質(zhì) , 工程地質(zhì) , 應(yīng)用利用天然電場選頻法的動、靜態(tài)信息確定地下徑流通道2003年03期簡述了天然電場選頻方法的原理、計算公式和儀器使用方法,介紹了實測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.通過在實際工作中的應(yīng)用例子,說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),評價工程地質(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.感謝您使用我公司研制的天然電場選頻儀產(chǎn)品鄭州星運儀