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1摘要资源勘探的物探方法有很多，但电法勘探由于成本较低、使用方便而比较受欢迎，而电法勘探中也有多种方法，比如电阻率法、时间域极化激化法、瞬变电磁法、大地音频电场法、天然电场物探法，其中天然电场物探仪是利用大地天然电磁场作为工作场源，通过测量接收电极MN之间的电位差△VMN（即E），通过大地的电阻率：ρ=15f|EH|2我们假定大地电磁H为固定值，那么电阻率ρ与电位差△VMN（即E）成正比，与频率f成反比，仪器测得电位差△VMN和频率f，我们就研究地球内部各种不同地质体电性参数视电阻的变化，来确定各种资源异常位置，再依据不同频率的电磁波在导电煤质中具有不同趋肤深度的原理，我们就可以来确定各种资源异常的埋深等详细信息。虽然天然电场物探相对发展较晚，也受到电子技术发展的制约，但其绝对的优势还是受到了用户极大的欢迎，主要是由于天然电场物探仪是吸取了电阻率法的布极方法，吸收自然电场法基础理论、同时也吸取瞬变电磁法、MT法和频率测深法等交流电磁法频率测深的优势，省略了笨重的供电场源，天然电场物探仪具有轻便高效、携带非常方便，在资源勘探中，特别是大面积资源勘探中大面积电法普查，迅速圈定异常区域，勘探速度比直流电法勘探提高10倍以上。大大提高工作效率。虽然天然电场物探仪还是受到一些制约，但已经找到相关方法来改进完善，相信在未来会得到更加广阔的发展与应用。关键词：天然电场物探仪资源勘探MT中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文）1目录一、天然电场物探仪主要原理与特点........................................................................................................1（一）、天然电场物探仪主要原理......................................................................................................1（二）、天然电场物探仪主要特点......................................................................................................2（三）、天然电场物探仪主要用途......................................................................................................2二、天然电场物探仪仪器介绍....................................................................................................................3（一）、仪器设计主要功能结构介绍..................................................................................................3（二）、仪器部分电路设计介绍..........................................................................................................3（三）、量产仪器介绍..........................................................................................................................6三、天然电场物探仪与传统直流激电仪的对比测试................................................................................8（一）、天然电场物探仪与传统时间域激电仪的对比.......................................................................8（二）、在海南某地实际测试对比......................................................................................................8四、天然电场物探仪在资源勘探中的应用..............................................................................................11（一）、在某地多金属矿资源勘探中的应用....................................................................................11（二）、在某破碎带型金矿资源勘探中的应用................................................................................12（三）、在寻找地下水资源勘探中的应用........................................................................................14五、天然电场物探仪的发展中存在的问题及解决方法建议..................................................................16（一）、天然电场物探仪的发展存在的问题....................................................................................16（二）、解决影响天然电场物探仪发展几点建议............................................................................16六、结论......................................................................................................................................................17致谢..............................................................................................................................................................18参考文献......................................................................................................................................................19中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文）1一、天然电场物探仪主要原理与特点（一）、天然电场物探仪主要原理天然电场物探仪是利用大地天然电磁场作为工作场源，研究地球内部的电性结构，依据不同频率的电磁波在导电煤质中具有不同趋肤深度的原理，在地表测量由高频至低频的地球电磁响应序列，研究地下不同深度地质体的电性变化差异，确定地下地质体的赋存状态，天然电场物探仪主要根据以下3个方面的基础理论。1、电磁波传播理论、亥姆霍兹方程地面电磁波发送到地下，电磁波在岩土中的传播遵循Maxwell方程。如果假设大多数地下岩土为无磁性物质，并且宏观上均匀导电，不存在电荷积累，那么Maxwell方程就可简化为：∇2H+k2H=0（1-1）∇2E+k2E=0式中k称为波数（或传播系数）k=[ω2με−iωσμ]12（1-2）考虑到传播系数k为复数，令k=b+ia，其中：a称为相位系数，b称为吸收系数。在ADMT系列天然电场物探仪测量的电磁波频率范围内（0.1Hz~5KHz）,通常可以忽略位移电流，这时K进一步简化为：k=−iωμσ(1-3)2、波组抗与电阻率有亥姆霍兹方程变化的磁场感生出变化的电场，我们有磁电关系：EH=−iωρk（1-4）表面阻抗Z定义为地表电场和磁场水平分量的比值。在均匀大地的情况下，此阻抗与入射场的极化无关，和地电阻率以及电磁场的频率有关：Z=EH=√ωμρeiπ/4（1-5）（1-5）式可用于确定大地的电阻率：ρ=15f|EH|2（1-6）3、趋肤深度在无磁性介质中，趋肤深度公式为：中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文）2δ≈503√ρ/f（1-7）由上式可知，电磁波的穿透深度与频率、电阻率有关系。在频率一定时，电阻率越高穿透深度越大，电阻率一定时，频率越低穿透深度越大。（二）、天然电场物探仪主要特点1、操作简便：采用全触摸智能化操作，简单易学，对于没有勘探经验的人员可以在2小时内完成相关培训。2、高效：多个频率同时测量，测量速度快，与传统人工电场勘探相比勘探速度和效率均提高10倍。3、轻便便携：利用大地天然电磁场作为信号源，不需要笨重的人工供电场源部分，携带使用非常方便。4、高精度测量：采用高性能放大器及进口核心部件，采用高性能AD转化器，分辨率高达0.001mV，±0.1%的高精度测量，让仪器能更好地应用于高阻地区工作，获得更深、更好的测量结果。5、抗干扰能力强：通过多档增益和衰减的设计模式，并进行两级工频抑制及采用高精度的滤波IC使得抗干扰能力大大的加强，对50HZ工频抑制由于80dB。适合各种地质环境。6、频率响应范围广：根据频率测深法理论频率与测量深度成反比，1-5000HZ的宽频响应，充分满足测量深度的要求。（三）、天然电场物探仪主要用途1、广泛用于金属矿、非金属矿、石油天然气、煤矿等矿产资源的详查和普查勘探，减少地质钻探量，降低矿山投资的风险、提高矿产投资的科学性及成功率。2、广泛用于地下水、地热、温泉等资源详查和普查勘探，提高钻井取水资源的成功率。3、广泛用于煤矿采空区、地下水灾害、堤坝隐患、断裂带及陷落柱、山体滑坡等水文地质的详查和普查勘探，确定水库坝基和防洪大堤隐患位置、寻找断裂带及陷落柱、山体滑坡、煤矿采空区等4、广泛用于铁路、桥梁等工程地质勘探，城市物探，考古挖掘，地下管线等详查和普查勘探。3二、天然电场物探仪仪器介绍（一）、仪器设计主要功能结构介绍天然电场物探测量仪由测量电极、衰减增益部分、工频抑制部分、检波部分、主控制器、数据存储和人机界面等部分组成(如图2-1)，在仪器的信号输入端加入衰减、增益及工频（50HZ、60HZ）滤波部分并使用波段开关进行转换，方便使用者灵活运用，在在程控滤波和检波部分采用高性能的进口检波芯片以达到高精度的频率固定误差（一般在1%）并且频率测量频率范围广达到（1-5K）HZ充分满足测量精度和测量深度的要求，在整个电路设计采用两级工频滤波和程控滤波和检波部分采用高性能的进口检波芯片等一系列设计，并采用高性能的２４位△－∑Ａ／Ｄ转换器实现对微弱信号高效转换测量。整机具有测量精度高，响应频率范围广，抗干扰能力强等显著特点，是在长期的实践中不断完善实践研发的产品，工频抑制优于80dB，充分解决天然电场的干扰问题实现高精度稳定测量。图2-1原理框图（二）、仪器部分电路设计介绍1、工频抑制电路为提高整机抗干扰能力，本仪器采用Q值可调的有源双T带阻滤波器，滤除50Hz和60Hz的工频干扰，衰减为80dB。如图2-2所示：4图2-2：工频抑