PROTEM瞬变电磁仪系列

一、PROTEM瞬变电磁仪

加拿大Geonics公司是专门研制和生产时间域电磁仪的*公司，共有近20种时间域电磁测量仪，应用于
各种不同目的和场合，在世界上享有很高声誉。该公司自1978年研制和生产瞬变电磁仪以来，已更新换代
多次，目前在市场上销售的PROTEM47、PROTEM47HP（井下探水系统），PROTEM57-MK2和PROTEM67瞬变电磁
仪占据着世界上该类仪器的很大市场份额。

PROTEM瞬变电磁仪的主要特点：

●  三分量同时观测，有30个观测道。

●  关断时间息量大：关断时间是瞬变电磁仪的重要技术指标之一，关断时间长，将失掉浅层信号，
减弱二次场强度，直接影响探测效果。PROTEM47关断时间可短至0.5μv.关断时间取决于发射机性能、发
射电流大小和发射线圈尺寸。

●  分辨率高，动态范围大：由于瞬变电磁场从早期到晚期的变化幅度从n×105μv到0.nμv。达6个量级
，所以要求信号分辨率和动态范围都要高。PROTEM的信号分辨率为24位，系统分辨率为29位，动态范围达
175dB。

●  信噪比高：PROTEM瞬变电磁仪采取多种措施*信噪比，包括压制工频干扰，采用“聪明叠加”技术
和*重复率等等。重复率是指1秒之内能发射多少个双*性脉冲。PROTEM的重复率为237.5HZ-0.25HZ，
即4.2ms-25ms,可选。因此它在30秒观测时间内可以发射14,250-2,400个脉冲信号和接收到同样多的瞬变
电磁信号。如果重复率为25HZ－0.416HZ，即40ms-24,000ms,它在30秒观测时间内*能发射和接收到1,500
个－0.083个信号，也即在相同的观测时间内前者比后者的信噪比高10倍。

●  观测装置灵活  ：瞬变电磁法有五种野外观测装置，它适用于不同的勘探目标和深度。这五种装置是
：①重叠回线,②中心回线,③偶*④大定回线外，观测⑤大定回线内观测。前三种装置适合浅层勘探，后
两种适合深层勘探。由于PROTEM瞬变电磁仪采用发射和接收分离结构，所以除重叠回线装置外，它适合其
它四种装置。但如果采用发射和接收一体化装置，则*适合重叠回线装置，当采用其它四种观测装置时，
就*须把接收线圈中的微弱瞬变场信号、用一条较长的信号电缆传输给接收机，从而带进不可预测的干扰
。

● 勘探深度大：瞬变电磁法勘探深度H，由下式近似表达，
　　H=0.55(Mρ/RmN)1/5
M=IS为发射磁矩（I为发射电流，S为发射线圈面积），ρ为大地平均电阻率值，RmN为取决于仪器信号比
和*干扰能力的*小可分辨信号值。可见在S和ρ*的情况下，勘探深度H取决于发射机的*大输出电流
I，而I又取决于发射机的*高输出电压。在浅层勘探时，发射磁矩M对任何型号的瞬变电磁仪*是问题
；但在深层勘探时，由于要采用大面积（S）发射线圈，电阻值大，因此要获得大的发射电流I，就*须应
用高输出电压的发射机。PROTEM应用的大功率发射机TEM67和加强型TEM67，其发射电压*150V和240V，
因此在大面积（S）发射线圈情况下，也能输出很大的发射电流值。如果发射机的*高输出电压只有100V
，那就很难用于深层勘探。

●  稳定性高，工作温度宽：稳定性包括观测的重复性和仪器故障率。PROTEM的观测重复性为100%，仪器
故障*低。PROTEM工作温度范围为-40℃－+60℃，在任何季节，任何地区均可顺利地进行观测；如果工作
温度范围很窄，那就只能在合适的季节或合适的地区进行野外观测。

二、PROTEM瞬变电磁仪主要应用领域

●在地面探测含水层，断层含水性，煤层结构和陷落住；
●在井下探测采区内部和外围以及掘进头前方的储水结构；
●探测良导性矿体埋深和产状，探测蕴矿构造；
●探测老窑及其含水性；
●工程勘探和环境勘探。

三、PROTEM瞬变电磁仪的类型

●  TEM47，*大勘探深度150m，统称PROTEM47
●  TEM57-MK2，*大勘探深度500m，统称PERTEM57
●  TEM-67，*大勘探深度1000m-1200m，统称PROTEM67
●  加强型TEM67,*大勘探深度2000m
●  TEM47Hp，井下探水，探测距离100m-120m，统称加强型PROTEM47HP
●  BH43-3钻井内三维瞬变电磁仪，可在2,000m深钻孔内工作，探测半径120m
四、PROTEM瞬变电磁仪性能和技术指标

PROTEM接收机：

PROTEM接收机是PROTEM瞬变电磁仪系列中的通用接收机，可实现三分量同时接收，电缆或晶体同步，有30
个观测道，24位信号分辨率和29位系统分辨率,有27个基本频率，积分时间从0.5秒-120秒，工作温度-40
℃到+60℃，*水、*潮、*震，重15Kg。
 
TEM47和TEM47HP发射机：

是*小、*轻便的发射系统，关断时间*短，可探测近地表异常。PROTEM47（PROTEM接收机配以TEM47发
射机）经常用于浅部几米到150m深的探测。在这种模式下，可用单匝5m×5m到100m×100m发射线圈，关断
时间可短至0.5μs，从而获得*高的浅表分辨率。也可采用多匝发射线圈。
  
    TEM47采用参考电缆同步，可满足浅部探测对*同步的要求。无论在那种情况下，PROTEM47都使
用高频接收线圈。该接收线圈的带宽*捕捉*早期的瞬态衰减信号。当PROTEM47用于剖面测量时，采用
8匝5m×5m移动式发射线圈，2.5A发射电流时，发射磁矩为500Am。在基频75Hz、20-30个测量门时，该模
式便成为*佳的浅部勘探的斯陵格兰姆电磁系统。

技术指标：

●　电流波型：偶*方波，正、负方波之间可设置50%占空系数
●  基本频率：30，75，285Hz，(60Hz工频时)
               25，62.5，237.5Hz，（50Hz工频时)
●  关断时间：40×40m发射线圈，3A发射电流时，2.5μs
●  发射线圈尺寸： 5m×5m（8匝）到100m×100m（单匝）
●  输出电压：0到9V连续变化，*大发射电流3A
●　同步：电缆同步
●　工作温度：-40℃—+60℃
●  电源：12伏可充电电瓶，在2A输出时可连续工作5小时；加强型TEM47HP供电电源为24伏或36伏，*大
发射电流10A
●　 重量：5.3Kg
●　 尺寸：10.5×24×32cm

TEM57-MK2发射机：

TEM57-MK2是TEM57的升级型，与PROTEM数字接收机搭配使用，便构成PROTEM57瞬变电磁系统。TEM57-MK2在内部电源供电时发射功率达1500W，是一种*轻便的*率时间域电磁发射机。内部电源电压18—60V可变，可与发射线圈实现*佳匹配。如使用外部电源，发射功率可达3800W，电压可达160V。
  
TEM57-MK2是一种*的*率发射机，勘探深度达500m。
  
可自动显示关断时间。配备短参考电缆、轻便发射机和三维接收线圈的TEM57-MK2，可圈定深至250m－300m的形态复杂的构造和矿体。如果采用晶体同步和大发射线圈，它可圈定埋深至500m的矿体和目标体。通过反演解释，可给出矿体的电导率、倾角和延伸等参数。

 
技术指标：

●  电流波型：偶*方波，占空系数50%
●  基本频率：3，7.5，30Hz（功率传输线为60Hz时）
                 2.5，6.25，25Hz（功率传输线为50Hz时）
    如果用电缆同步，可以*1Hz以下的基频
●  关断时间：20到115μs，依赖发射线圈尺寸，匝数和发射电流大小
●  发射线圈尺寸：单匝可任意尺寸，但*小电阻不应低于0.7欧姆，*大发射线      圈可到300×600m
●  输出电压：18伏—60伏连续可调，当外接电源时可达180伏
●  同步：电缆或高稳定性晶体同步
●　输出电流：*大28A
●  工作温度：-40℃—+60℃
●　关断时间显示：自动显示关断时间
●　电源：1800瓦，110/220V单项发电机供电或2－6个12伏电瓶直流供电
●　*护：电和电磁*护
●　重量：15公斤
●  尺寸：43 x 25 x 25 厘米

 
TEM67发射机：

这是大功率发射机，它是在TEM57-MK2发射机基础上加一个功率模块，构成TEM67发射机。这就是说，增加一个功率模块并配备一台5,000W发电机，就可将TEM57-MK2升级为TEM67。反之，如果对某些勘查任务而言无需TEM67发射机，只用TEM57-MK2，便可大大减轻重量。TEM67的输出电压18-150V连续可调用，可自动显示关断时间。
  
配备三维接收线圈的PROTEM67，是一种理想的探测深部高导矿体，蕴矿构造，含水构造以及其它地质目标体的*佳瞬变电磁法仪器，其勘探深度可达1,000m－1,2000m。

 
技术指标：

●　电流波型：偶*方波，占空系数50%
●　基本频率：0.3，0.75，3，7.5，30Hz（功率传输线为60Hz时）
               0.25，0.625，2.5，25Hz（功率传输线为50Hz时）
●　关断时间：20到750μs，依赖于发射线圈尺寸，匝数和发射电流大小
●　输出电流：*大28A
●　输出电压：18到150伏连续可调
●　同步：高稳定性晶体同步
●　工作温度：-40℃—+60℃
●　电源： 5000W， 220伏，50Hz，单项发电机
●　重量：15公斤
●　尺寸：43 x 25 x 25 厘米

 
加强型PROTEM67：

加强型TEM67发射机是在TEM57-Mk2发射机上连接两个TEM67功率模块，发射电压可*240v，*大发射电流28A，所以可利用大尺寸或大*面积发射线圈，以*更大的勘探深度。下表是TEM67和加强TEM67发射功率的对比表，可见在发射线框尺寸2000m×2000m情况下（相当2000m勘探深度）加强型TEM67的发射磁矩M（I×S）可*A m2，。如果选择发射圈电阻值为1,65欧姆/公里，则加强型TEM67发射机的发射电流可*18.2A,发射磁矩M=Am2 ， 此时的信噪比可以*。