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1、中南大学地电场与电法勘探实验报告 中南大学 地电场与电法勘探实验报告 姓名：白冬鑫 学号：0103121007 专业：地球信息科学与技术 班级：1202班 指导老师：严家斌龚安栋 中南大学地电场与电法勘探实验报告 1 一、 实验名称 . 2 二、 实验仪器 . 2 三、 实验内容 . 2 四、 实验目的 . 2 五、 实验原理 . 2 中梯装置： . 2 偶极偶极： . 3 对称四极： . 3 联合剖面： . 4 六、 实验步骤 . 5 （一） DDC-5电子自动补偿仪. 5 （二） 双频激电仪 . 6 1. 接收机的连接与操作： 6 2. 测量过程 6 3. 测量完成后的关机过程 6 七、
2、数据处理 . 7 （一） 电阻率法 . 7 中梯装置 7 联合剖面法 7 对称四级 8 偶极偶极 8 （二） 极化率法 . 9 中梯装置 9 对称四级测深 9 八、 实验结论 10 （一） 视电阻率法 10 （二） 视极化率法 11 九、 实验感想 13 中南大学地电场与电法勘探实验报告 2 一、实验名称 地电场与电法勘探视电阻率法与视极化率实验 二、实验仪器 DDC-5电子自动补偿仪、双频激电仪 三、实验内容 用两种仪器分别进行中梯、偶极、对称四极、联剖及测深实验 四、实验目的 熟悉 DDC-5电子自动补偿仪和双频激电仪的操作步骤； 掌握装置系数的算法和所得电阻率数据的基本分析分析； 判断并
3、能够处理实验当中出现的不良数据及遇到的问题； 结合实验数据及图像说明每种方法适合何种矿体。 五、实验原理 以 DDC-5电子自动补偿仪为例介绍个装置， 双频激电仪仅是仪器 不一样，测量的是视极化率，测量装置是相同的。 中梯装置： AB 中梯装置 MN 中梯装置如上图所示，这种装置的特点是：供电电极AB的距 离取得很大，且固定不动；测量电极在其中间三分之一地段逐点测量， 或者扩大到 1/2AB、2/3AB，甚至全域测量。记录点取在MN 中点。其 中南大学地电场与电法勘探实验报告 3 s表达式为： I U K MN s 其中 KMN= 2p AM ANBM BN MN AM AN + BM BN
4、() 偶极偶极： 这种装置的特点是供电电极AB和测量电极 MN 均采用偶极， 并分开有一定距离。由于四个电极都在一条直线上， 故又称轴向偶极。 其 s表达式为： r s OO = KOO DUMN I 其中 K OO = 2p AM AN BM BN MNAM AN - BM BN () 对称四极： 其 s表达式为： r s AB =K AB DUMN I 其中 中南大学地电场与电法勘探实验报告 4 MN ANAM K AB 如果 AM MN NB ，则装置称为温纳装置。对称四极装置布极特 点：对称四极剖面法的供电电极距，主要是根据工作地区基岩顶板的 平均埋藏深度或疏松覆盖层的平均厚度来确定。
5、为了在同一条剖面上 研究两种不同深度上的电性特征，通常采用两种供电电极距（A1B1和 A2B2） 。A2A1MNB1B2（所谓“复合对称四极剖面法” ）的电极距与覆盖层 的平均厚度（ H ）关系如下： 11 22 (2 4) (6 10) ABH A BH 而测量电极距 MN 应满足 1 3 MNAB 本次实验仅使用对称四极装置，不涉及复合对称四极装置。 对称 四极装置通常用于了解基岩起伏，不同岩性接触面和古河道等。 基特 点是曲线形态简单、易识别、异常幅度小，受表土不均匀和地形影响 小、效率高。 联合剖面： 联合剖面装置由两个对称的三极装置联合组成，故称联合剖 面装置。其中电源负极接到置于“
6、无穷远”处的C极，正极可分别接 至 A极或 B极。其 s表达式为： rs A = KA DUMN A I ， rs B = KB DUMN B I 中南大学地电场与电法勘探实验报告 5 其中 K AB = 2p AM AN MN 六、实验步骤 （一） DDC-5电子自动补偿仪 （Z-1）把观测体放在水槽中间，水下2-5CM （Z-2）把供电极 AB放入水中，设置好供电距100CM ，并用电线 分别接入仪器 A、B接线柱。把 MN 极放入水中，依照实验要求设置好 极距，并用电线分别接入仪器M 、N接线柱。 （Z-3）检查所有的接线柱是否正确，并把仪器接入高压12V ， （Z-4）按仪器开关键 （
7、Z-5）按电池键，检查电池电压，应不低于10V （Z-6）按排列键，根据实验要求选择正确的排列 （Z-7）按极距键，显示 AB/2=，用数字键输入 100。按前进键显 示 MN/2= ？输入实验要求的间距值。 按前进键显示 X= ？（表示第一个 测量的位置，例如中梯主要在中间测量，所以坐标原点设在中间，因 此可从 -25 或-20 开始） 。按前进键， PROFIL=1 。按前进键，显示K （z-8）按测量键，显示INJECTION ，测量结果显示R0=XXXX ， V/I=XXXMV ，XXXMA （Z-9）记录下测点号和测量的视电阻率，按存储键，显示存储 号，第一次输入 1，以后按前进键即
8、可。 （Z-10）移动测量极 MN 至下一个测点。重复（ Z-8） 。 中南大学地电场与电法勘探实验报告 6 （二）双频激电仪 1. 接收机的连接与操作： （1）连接供电线和测量电线； （2）开机，接收机自检，按“电池”键进行供电电池电量检测。 当电压大于 9v 时仪器方可正常工作； （3）接收机外检。 （4）选择“装置”，设置测量装置为“中梯装置” ，选择“极距” 进行测量参数设置，按“前进”确认参数设置； 2. 测量过程 （5）将供电极 AB分别放置在标尺0 和 100cm处，MN 中点放置 在 30cm处； （6）按“极距”按键设置测量时MN 的距离参数； （7） “校准”“测量自检”
9、“温度补偿” / 只在测量第一次 （8）仪器选择“测量”开始进行测量； （9）测量稳定后，选择保存（单个或平均） ，或重测 （10）将 MN 中点向右移动 2cm ，测量 （11）重复（ 7）和（ 10）直至 MN中点处于 80cm处 （12）重复上述所有过程，将仪器模式设置到对称四极测深法、 联合剖面法、偶极偶极法，继续测量。 3. 测量完成后的关机过程 （15）按“关机”建关机； （16）首先断开 9v 激发电源线； 中南大学地电场与电法勘探实验报告 7 （17）断开测量点击连接线； （18）整理仪器及附件。 七、数据处理 （一）电阻率法 中梯装置 由图象可知， 随着测量点的右移， 视电阻
10、率曲线呈现中间有极小 值，极小值两侧有极大值形态。 联合剖面法 中南大学地电场与电法勘探实验报告 8 对称四级 偶极偶极 中南大学地电场与电法勘探实验报告 9 （二）极化率法 中梯装置 对称四级测深 中南大学地电场与电法勘探实验报告 10 八、实验结论 1. 中间梯度法简单方便，结果可靠，误差较小。 2. 联合剖面法易受外界影响，可靠性差。 3. 对称四极法较简单， 工作量较小， 且所得结果与中间体度法差 别不大，特定极距情况下可作为检验中间梯度法的方法。 4. “偶极偶极”发小极距情况下分辨率较高，但工作量巨大。不 过可以真实反映埋藏体的分布情况。大极距情况下分辨率低， 只能反 映异常体大致
11、位置。 （一）视电阻率法 1. 四种方法都能在绘制的图像中观测到明显的电阻率异常，且对 于同一环境下的同一低阻异常体（水平薄铜板）的观测曲线相似（当 极距为某一特定值时， 联合剖面法与对称四极法的测量曲线理论上会 与中间梯度法趋近）。 2. 不同方法的图像中同时反映出异常体两端电阻率出现明显极 大值的情况，这是因为水槽壁对电场分布存在类似于电场内高阻体的 影响。为消除其影响，可以利用测量到的背景电场进行修正。 3. 中间梯度法，联合剖面法与对称四极法所得图像基本与低阻异 中南大学地电场与电法勘探实验报告 11 常体（水平薄铜板）的实际情况相符，可以推测出异常体的范围和尺 寸，偶极偶极方法只能对
12、异常体做定性分析，四种方法中中间梯度法 最为简单高效， 偶极偶极法综合效率偏低， 联合剖面法与对称四极法 受极距影响显著。 四种不同的方法都能对水平低阻异常体做出有效观 测，在实验中没有特殊差异。 4. 就本次实验结果而言， 对于水平低阻铜板的中间梯度，对称四 极以两种方法的测量结果基本与课本中范例曲线无异，皆能得到明显 异常，可用于需找水平良导薄矿脉， 利用实验所得图像数据分别对地 下异常体大小进行估算误差基本控制在10% 以内， 在特定极距情况下， 各种方法的测量曲线基本吻合， 不同原理的几种方法得到的相同可靠 数据足以说明三种方法的合理性与可行性 5.“偶极偶极” 在测量高阻体时所得曲线
13、与课本中的理论值相差 不大，且在极距较小的情况下能真实具体的反应高阻体的分布情况， 但工作量巨大。 因此适合用于小面积高分辨率任务的探测。所得结果 基本可信。 6. 联合剖面在本次低阻体测量试验中效果最差，不仅综合情况 差，而且每条曲线测得的电阻率分布情况也很差。分析可能是由于实 验装置的原因导致测量出现错误， 这表现出该方法容易受外界影响的 特性。因此通过本次试验我不能确定该方法在实际工作中是否真正可 靠。 （二）视极化率法 （1）中梯装置视电阻率分析： 中南大学地电场与电法勘探实验报告 12 ：点号在 915号之间，视电阻率呈现下降趋势，对比第二 次实验可看出在这些点位上， 第一次试验产生
14、了一个低阻区。这主要 是因为所测低阻板状体的边缘激发极化产生的影响 ： 点号在 1623号之间，电阻率 p 在下降而后又呈现上升趋势， 因为随着 MN 经过水平低阻板上方，此时测得的视电阻率即水平低阻 板的视电阻率， 因为此目标体是个对称的规则体，所以其电阻率也明 显的对称 ：在其他点位上，两次实验的视电阻率基本重合，这是因为 在该区域中铜板对电场的影响十分有限，电场在这些位置的分布基本 呈现自然分布。 ：在第一次实验中。 8 号点所测得的视电阻率有一个跳跃。结 合简单的实验装置考虑， 导致该点测量结果的原因可能是操作不当引 起的实验误差。 （2）对称四极极化率分析： ：点号 613呈现出明显
15、的低阻区，原因与中体装置一样，也 是因为低阻体的影响； ：点号 1419所测得的视电阻率呈现出不正常的上扬。考虑 到实验装置的局限性， 推测可能是因为水池壁对电场的吸收是的所测 得得电阻率结果呈现出高阻的形态； ：点号 15所测得的视电阻率呈现出上升形态，与理论上的 结果不相符，推测可能由于实验规模所限，在测量这五个点时AB供 电电极间隔太近，相互之间产生干扰，使得观测到的视电阻率降低。 中南大学地电场与电法勘探实验报告 13 九、实验感想 本次实验总体来说取得了不错的收获。一方面我们熟悉了DDC-5 的操作与使用方法（包括后来的双频激电仪），对野外电法勘探的工 作方法及规范有了较具体的认识。另一方面，在课堂上学到的知识得 到了很好的应用实践， 加深了我对本课程的相关认识；实验过程中感 谢两位老师对我们的耐心指导及同组同学们较默契的合作，整个实验 让我受益匪浅。