V8、GDP-32Ⅱ、GMS-07多功能仪及MT-VCT成像仪等几种天然场大地电磁法仪主要性能指标比较
郑州地象科技有限公司 寇 伟
在诸多勘探地球物理方法中电磁法当属是一种应用领域广泛、分支众多的重要的物探方法。在我国最先应用电磁法的领域金属矿产勘探，随着经济的不断发展，电磁法的应用领域已经拓展到地下水勘探、工程勘探、海洋资源勘探等众多领域。
电磁法种类繁多，按其勘探方式可分为电磁测深法和电磁剖面法，而电磁测深法又包括时间域方法和频率域方法。而应用最广泛、发展最快的是频率域电磁测深法。电磁法发展历史：1）20世纪50年代，法国的Cagniard和前苏联的Tikhonov提出了大地电磁法（MT）；2）20世纪60年代的Berdichevski等（1969），提出了音频大地电磁法（AMT）；3）1971年和1978年，Goldstein和Strangberg提出了可控源音频大地电磁法（CSAMT）。
传统大地电磁场源原理认为，大地电磁（MT）测深的实质是由于太阳风或太阳黑子活动及赤道区的闪电雷击在地球表面产生的各种频率的水平电场和水平磁场，然后通过阻抗与电阻率的关系计算视电阻率，从而了解地下电性结构。而VCT大地电磁场成像法的大地电磁场源理论则认为，我们在地面上探测到的大地电磁（MT）信号是来自于地幔层运动切割地磁场产生含有各种频率的电磁波信号，不同频率的电磁波向地面辐射过程中带有相应深度介质层对于电磁波能量产生吸收效应后的结果，由此反映地下各深度层介质结构信息。
虽然两种场源理论有着天上与地下之别、与之相应的解析反演方法大相径庭，但是均属于天然场源大地电磁法、具有共同的优势：天然场源信号相对稳定，不存在人工场源受电源强弱、电极置放环境和条件影响效果差别较大的问题；电磁波辐射信号穿透能力强，不存在人工场源发电受地下高阻层或低阻层屏蔽不能穿透的问题；由于不需要对地发射电磁信号、只要接收天然电磁场信息，探测仪器体积小，探测施工对于场地和环境条件要求不高。虽然天然电磁场信号微弱、易受地面电力线路及其它电磁场杂波信号的干扰，随着电子技术的不断发展和软件处理技术的不断提高，这些问题基本上都能够得以解决。
国际市场上的电磁测深仪器有很多，在此仅介绍三种目前技术较为先进、具有综合探测功能的电磁法仪：美国ZONGE公司的GDP-32Ⅱ多功能电法仪，加拿大凤凰公司（phoenix）的V-8电磁系统，德国Metronix公司的GMS-07（ADU-07）综合电磁法仪。这三套系统都是集多种大地电磁方法于一体，既能做天然场也能做人工源，既能够做磁法也能做电法，既能够做频率域的也能够做时间域的。目前，引进以上设备的地质勘探单位基本上使用它们采集天然场信号做MT探测、或使用可控源音频大地电磁CSAMT方法做深部地质勘探，很少使用这些仪器的其它方法。
GDP-32Ⅱ、V8、GMS-07三种电法探测仪都属于综合性电磁法探测仪，从探测分析原理、接收器的电路设计等来看都基本类似，性能指标也基本相同，在此仅对以下主要的和不太相同的功能指标加以对比介绍。同时，对于地象科技公司创研的原理和功能与之相似的大地电磁场MT-VCT成像仪也与它们一起进行比较。
1、探测功能与参数
一般综合性电磁法仪可测参数包括：电阻率（Res）、激发电位IP（频域TD或时域FD）、磁激发电位(MMR)、复电阻率（CR）、频谱激电法（SIP）、可控源音频大地电磁（CSAMT）、谐波可控源音频大地电磁（HACSAMT）、频率域电磁（FEM）、瞬变电磁（TEM）、纳米（Nano）瞬变电磁（NanoTEM）、连续的纳米（Nano）瞬变电磁、天然源大地电磁（MT）、天然源音频大地电磁（AMT）。
（1）GDP-32Ⅱ可探测参数是最全的，基本上包含了以上所有项目：Res、FDIP、TDIP、CR、SIP、CSAMT、AMT、MT、TEM、NanoTEM、FDEM、MMR、MIP和电测井等。
（2）V8可探测参数包括:天然场的远参考大地电磁(MT)和音频大地电磁(AMT)以及人工场源的可控源音频大地电磁(CSAMT)、各种时域和频域电磁功能(TDEM、FDEM)、激发极化—时间域和频率域TDIP、SIP、各种电阻率功能(偶极法、斯伦贝谢法、或温纳法)。
（3）GMS-07可探测参数包括：MT、AMT、远参考道观测、电磁阵列法EMAP观测、CSAMT和多道可控源CSEMM、天然源和可控源联合观测（类似EH4功能）。
（4）MT-VCT成像仪属于MT（AMT）探测方法，但是其反映地下介质电磁传导特征的参数是通过电磁感应器拾取到的电位值，而不是其它方法通常采用的通过拾取电分量和磁分量信号再计算得到的电阻率。
2、探测通道数量
（1）GDP-32Ⅱ具有一个万用、多通道数据采集功能的接收机，既可进行频率域测量，也可进行时间域测量。大型号GDP-32Ⅱ 可以提供同步测量的16个通道；小型号GDP-32Ⅱ最多可接收6个模拟通道。这些通道可以是高速NanoTEM采集板（BD194）和标准模拟板（BD183）的一种组合。
（2）V8最多可探测8道。3道TDEM道；3道磁道；7道电道。
（3）GMS-07的每个接收机ADU-07e都配有10个观测道，每个观测道都可设置多种采样率，所以用户可根据自己需要配置一种、两种或三种观测频段的ADB板。在全部配置高频道时，其中2个高频道为磁道，8个高频道为电道，于是1台GMS-07可以同时进行4个测点的高频MT测量任务或9个测点的CSAMT任务（一个通道为磁道，另外9个通道为与磁道垂直的电道）。工作效率比标准大地电磁仪提高4倍，比标准CSAMT仪提高9倍。如果采用多台双电道ADU-07e，五道或四道ADU-07e可共同组成EMAP观测装置。此时各ADU-07e由GPS同步，测点距离可以任意改变。
（4）MT-VCT成像仪只有1个全频域数据采集通道，这是因为MT-VCT成像仪只有大地电磁MT法探测，而且只用1个高灵敏度电磁探头即可采集大地电磁场全频域信号，不需要同时采集磁道和电道信号进行计算；由于不用拉线埋电极和搬运对大地馈电设备，操作者一人肩挎探测仪、一手提探头边走边进行探测，一个探测点只需要停留7秒钟--1分钟，探测速度非常快。
3、可探测频点数量与数据采集方法
（1）GDP-32Ⅱ在0.000121Hz到8KHz范围内，可以按二进制间隔任意选择26个频率点进行采集数据。采集数据的方式为逐个频点采集，发现不符合质量的数据可以不存并重新采集。
（2）V8在使用CSAMT和SIP方法进行测量时，可根据不同的地质地电条件任意添加改变测量频点，最多可接收46个频点的信号，大大提高了测量垂向分辨率和勘探精度。探测时每个级次可选择的频率点数量为10个频点。采集数据的方式为从设定的最低频点到最高频点自动1次完成。由于在自动采集过程中不可操控，在强干扰区（如市内及周边和矿区）或因偶然噪音造成个别频点存在质量问题时，需要重新测量。
（3）GMS-07在进行LF低频段纪录的时候还可以独立的进行HF高频段纪录，两个频段可设置不同的采频率。探测时可设置得最多频点数量不详。
（4）MT-VCT成像仪是通过各探测点下面代表不同深度层的频点，由各个探测点相同频点（深度层）组成一行行显示实际电位值和涂有相应色彩的彩色剖面图，频点越多就越接近于实际地质构成状况。就像彩色电视机的扫描精度一样，扫描的行数越多越密显示的图像就越接近于真实。MT-VCT成像仪目前根据不同用途和档次的产品系列有：设计每隔2米深度显示一层、探测深度分100米至500米的探水仪；间隔密度20厘米一层、探测深度400-800米的探矿仪；间隔密度为10厘米一层的堤坝渗漏和地下空穴探测仪；间隔密度5米一层、探测深度为4000米的深部地热资源探测仪。
4、频率范围
用于地下勘探的电磁波频率为1,000kHz-0.0001Hz。其中10kHz-1,000kHz称为无线电MT（RMT），主要接收无线电台发射的电磁波；10Hz-50kHz称为音频AMT，主要接收音频范围内的电磁波；0.0001Hz-1kHz称其为超低频MT，主要用于探测地球深部直到大地电磁场源地幔层的地质构造。一般将0.0001Hz-10kHz统称为MT，它是大地电磁法的主要频带。
（1）GDP可探测频率:0.015625～8192Hz，CSAMT频点密度：1个级次7个。
（2）V8可探测频率:0.015625～10000Hz，CSAMT频点密度：1个级次10个。
（3）GMS-07可探测频率：高频板（ADB HF）256kHz-1Hz，可延至0.01Hz；中频（ADBMF）20kHz-0.001Hz；低频板（ADB LF）1kHz-DC。
（4）MT-VCT成像仪：2kHz-0.0001Hz（MT）。
5、探测结果分析及显示
（1）GDP-32Ⅱ：液晶字母数字/图象显示480×320象素(1/2VGA)，显示对比度可调。由离差、相邻点幅值、相位、重现性等多种参数确定采集数据的质量，采用1/2-视频图像阵列图形显示1组或单个数据块，采集结束可图示曲线。
（2）V8：采用阳光下可视彩色液晶显示屏，分辨率为640*480。可将V8野外采集数据实时显示为振幅曲线和相位曲线，数据资料质量一目了然。
（3）GMS-07可通过Inter网、局域网等网络观测，或通过U盘或笔记本电脑进行控制和随时下载数据；可在现场实行处理，随时了解观测结果和观测质量。
（4）0.0001Hz MT-VCT成像仪：探测仪仅用于采集数据，有2.8寸LCD模块液晶显示屏，汉字提示输入导出信息，实时显示探测动态。与GSM-07相同，通过探测仪的SD存储卡或USB口控制下载数据，使用笔记本电脑可在现场实行数据计算处理，及时分析探测结果。
6、电磁传感器
（1）GDP-32Ⅱ电磁传感器最具特色的技术和优势是可提供目前世界上最大面积（40,000m2）的TEM探头。
（2）V8具有用于MT的磁传感器感应线圈(1/30000～400Hz)，MTC50或AMT—30探头线,20m;低噪声不极化电极(一盒6个)，不极化电极接收线,每卷300m。
（3）GMS-07综合电磁法仪装配了世界上最高水平的磁传感器，其突出优点是，频带宽（达8个数量级），噪声极低，温飘和时飘近于零，并且体积小，重量轻；并且软件有多种去噪声功能，具有极强的抗干扰能力，能在50Hz干扰极强的地区获得很好的观测结果。
（4）0.0001Hz MT-VCT成像仪除在电路上采取多种滤波措施增强抗干扰能力外，还配置了独特设计的高灵敏度磁感应信号采集器，具有宽频带、低噪声、体积小、重量轻的优点，使单手提探头边走边测成为可能。
7、反演软件
（1）GDP-32II的解析软件优势：1）AMT和CSAMT2维反演软件是带地形的反演软件。该软件采用视电阻率和阻抗相位联合反演，并具有强大的人机对话功能；2）音频大地电磁和可控源音频大地电磁1维反演软件具有过渡区改进功能；3）IP反演软件是带地形的圆滑反演；4）算术等间隔TEM数据处理和解析程序。
（2）V8软件：CSAMT法数据处理/编辑/成图/打印/近场校正/SURFER数据格式转换软件，一维正演模型程序，在Windows系统下的作图和等值线的surfer软件；TEMIXPlus软件包(一维反演/绘图/单点形成剖面)。
（3）GMS-07软件：Metronix公司新开发了功能强大的软件系统ProcMT。该软件可高效快速的处理MT、AMT、CSAMT及EMAP数据，既可满足具有高理论水平的科研机构进行精细处理的要求，又可满足探测人员在繁重的野外工作中进行快速批量处理的要求。
（4）MT-VCT成像仪软件特点：1）是与探测仪分离的脱机运行软件，在探测现场将探测数据文件导入笔记本电脑后，探测仪可以继续探测工作；2）可以充分利用计算机强大的硬件和应用软件资源，通过数据库软件实现大容量探测数据的运算和处理，使得纵向探测频点增大到10000个以上的超精细扫描成为可能；3）以彩色柱状图形式显示的探测点地下各深度层和每一层各探测点的电位值分布图，比其它方法的点连线图更直观；4）主要通过地象科技公司创研的同时显示数据和色彩的探测线路垂直剖面彩色电位值扫描图（MT-VCT成像剖面图），比其它方法的等电阻率反演彩图更加精确、真实、直观。
8、国内销售价格（根据配置不同的价格范围）
（1）GDP-32Ⅱ价格：100-150万元人民币。
（2）V8 价格：150-300万元人民币）。
（3）GMS-07价格：80-150万元人民币。
（4）MT-VCT深层探测仪与MT物探仪在原理、应用及其效果上的差异VCT成像探水仪100-500米深度（间隔2米/层）5个机型的价格：2.8-8.5万元人民币；
MT-VCT深部构造探测仪2000、3000、4000米深度（间隔5米）3个机型的价格范围45-60万元。
郑州地象科技有限公司 寇伟 2017年2月2日 |
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