航空瞬變電磁法儀

圖1 AeroTEM系統(在委內瑞拉勘探金剛石礦)

1.AeroTEM的接收線圈位于發(fā)射線圈的中部，兩者共中心。這種裝置結構具有一系列優(yōu)點：

(1)對所有的探測目標體，無論其埋深多大，都能取得最大的響應。
(2)與AEM系統比較，AeroTEM系統所獲得的探測目標體異常最尖銳、清晰、簡單。
(3)異常形狀與飛行方向無關。
(4)探測深度最大，AeroTEMⅡ可達400m, AeroTEMⅢ可達600m, AeroTEMⅣ可達800m。
(5)對異常分辨率和空間分辨率最高。
(6)對高導覆蓋層不敏感。

2.AeroTEM系統的構成：

直升機裝載的AeroTEMⅡ系統的發(fā)射線圈直徑5m,由8匝銅線組成，最大發(fā)射電流250A，可以產生40000Am2的峰值發(fā)射矩.有兩個接收線圈,一個沿Z軸布置,另一個沿X軸布置。
發(fā)射線圈發(fā)射的三角形電流脈沖（一次場）向地下傳播，當遇到導體的探測目標時產生二次場。一次場和二次場被接收線圈所接收，并存儲在可移動的硬盤之中，以便進行后處理。
發(fā)射線圈、接收線圈和發(fā)射驅動線路安置在圓形的框架上，在飛行中發(fā)射?接收線圈距地面間距30m,距直升飛機40m。銫光泵磁力儀安置在發(fā)射--接收線圈10m以上的吊艙內。數據采集系統和定位系統，如GPS和無線電測高儀，安置在直升飛機內部。
由于AeroTEM系統有很大的發(fā)射功率和較小的距地面間距，所以它比裝載在固定飛機上的瞬變電磁系統AEM有很強的二次場響應和很高的分辨率。

3.AeroTEM系統采用兩種方式抵消接收線圈中的一次場信號：

(1)利用補償線圈抵消Z軸上接收線圈內的一次場幅度（可從109nT/s抵消到103nT/s）。
(2) 在數據后處理當中，采用適當算法把剩余的一次場信號去掉。最后結果是，在開通時段內（on time）僅剩有±2nT/s的一次場信號（噪聲），在關斷時間內（off time）僅剩有±0.2nT/s的一次場信號（噪聲），并且這個值在數據疊加過程中，可以作為常數消除掉。沿X軸布置的接收線圈對發(fā)射線圈起平衡揭合作用，接收不到一次場信號

AeroTEM系統的觀測過程及異常響應：AeroTEM系統是通過發(fā)射線圈向地下發(fā)射三角形電流脈沖即一次場（見圖2中的三角波形）。該一次場在地下導電目標體即礦體中，感應出二次場，即異常響應，（見圖2中的紅線和藍線）。接收線圈在一次場發(fā)射的后半期，即開通時段（on time）內觀測12個信號值。在開通時段內的二次場信號對于高導性目標體非常敏感。但由于在關斷時段內（off time）噪聲非常小，所以對探測某些導電目標體非常有利。

圖2 AeroTEM系統發(fā)射的1150毫秒正三角形電流脈沖

在開通時段內（on time）觀測的12道信號值是等間隔觀測；在關斷（off time）時段內觀測的16道信號值，其中前8個信號值是等間距觀測，后8個信號值按對數間隔觀測。
圖3和圖4分別是關斷時段內和開通時段內AeroTEM系統觀測到的異常響應諾模圖日本日置HIOKI，它們表示AeroTEM系統能夠探測到的導電目標體、即礦體的電導值（S）范圍。

圖 3 AeroTEM系統在關斷時段內觀測的16道信號模擬諾模圖

圖中設定的目標體是200m×200m的板狀導體，埋藏在非導體的下半空間 之內，埋深50m。橫坐標表示目標體的電導值（S），縱坐標表示導常響應值（nT/S）。從圖可見早期響應、即第一道觀測的峰值為5S，而晚期響應、即第16 道觀測的峰值為50S，而全部16道所覆蓋的目標體電導值為0.05S-500S。這表明，在這個電導值范圍內的目標體都可以被AeroTEM系統所發(fā)現。

圖 4 AeroTEM系統在開通時段內觀測的12道信號模擬諾模圖

目標體尺寸和埋深與上圖4相同。從圖可見，早期相應的峰值也是5S，而各道的晚期響應都趨于500S，對目標體的分辨率為0.05S-500S。