北京欧华联科技有限责任公司
应用中的瞬变电磁法
—PROTEM 瞬变电磁仪
2
主要内容
一、瞬变电磁法原理
二、如何实现瞬变电磁法原理
三、观测装置及初始场
四、初始场与导体耦合问题
五、不同地质结构的瞬变电磁响应
六、野外工作
七、资料解释及应用实例
八、井中瞬变电磁法
尊敬的用户：
您好！您是PROTEM 瞬变电磁仪或瞬变电磁法用户，相信您在使用中已经取得了很
多宝贵经验。过去10 余年PROTEM 瞬变电磁仪在我国已得到广泛应用，已成为矿产资
源勘探，工程勘探和煤矿水患预测的重要手段，获得了大量的成功实例。
为了****瞬变电磁法应用水平，****瞬变电磁法的发展，我公司编辑了《应用中的
瞬变电磁法》一文，供您参考。并希望得到您的指正。
北京欧华联科技有限责任公司
2014 年11 月13 日
3
一 、瞬变电磁法原理
1. 频率域原理（图1a）
图1 a 表示频率域电磁法连续变化的初始场在导体中产生的二次场方向反*初始场的变化。b 表示时间域电磁法
在发射电流关断之前的稳定的初始场。C 表示时间域电磁法在发射电流关断之后在导体中感应的涡流及其产生的二
次场。Tx 是发射线圈，Rx 是接收线圈
2. 时间域原理
图1（b）表示稳定电*生稳定磁场（关断前），在导体中不产生涡流。图1（c）表示稳定磁
场突然关断，便产生磁场反对关断，此磁场称为一次场。该一次场在导体中感应出变化的涡流，该
变化涡*生二次场，即瞬变场。
瞬变场（涡流）在导体中分布符合趋肤效应，即高频在表面，低频在内部，瞬变场随时间按指
数衰减，即高频衰减快，低频衰减慢。
瞬变场幅度和衰减的快慢取决于导体的电导率值和大小，即导体的时间常数（以后讲）。所以观
测瞬变场的幅度及其随时间衰减过程便可确定导体的电导率和大小。
二、如
1. 产生
发射
射电流A
电介质便
关断的瞬
toff 之后开
程影响，
离。
2.仪器装
何实现
初始场和二
机向发射线
突然关断时
在其中产生
间，由于发
始观测二次
在PROTEM
置
上述原理
次场
框输入脉冲
，则发射线
涡*应
射线圈的感
场（图2a
M 的接收回路
图2 初始场
电流A，A 不
圈产生瞬时
电流），涡流
*作用，A
，图2e）。在
中设置有噪
图3
和瞬变场形成
变时在发射
变化的初始
又产生二次
不能立即关断
toff 之后发
声*（图
瞬变电磁仪
过程及衰减
线周围产生
磁场并向地
场（瞬变场
，要经历一
射线圈还有
4），此外接
装置图
稳定的初始
下穿透。在
）（图1c）。
段时间，称
一个弱震荡
收线圈还要
场（见图1
穿透过程中若
在发射电流
其为关断时
过程，为避免
离开发射线圈
4
b），当发
遇到导
A 突然
间toff。
振荡过
一定距
5
图4 瞬变电磁仪接收机电路框图（以PROTEM 为例）
3.感应探头和磁通门磁力仪探头：磁通门探头测量的是导电介质中涡*生的磁场，感应线圈
探头测量的是磁场变化率。对于探测块状的、高导硫化矿体而言，在初始磁场作用下其产生的二次
磁场较强，衰减慢，磁通门探头优于感应线圈探头。其它情况下感应线圈探头优于磁通门探头。但
磁通门探头有铁芯材料，它在一次场作用下会产生自感应场并叠加在二次场上，形成噪声。
4.多台接收和单台接收：可采用单个或多个接收探头观测二次场，但考虑到每个测点的观测时间
不会超过1 分钟，所以采用多个接收探头意义不大，此外多个探头的信号传输线之间会产生相互感
应增加了观测噪声。
三、观测装置及初始场
图5 瞬变电磁法野外观测装置
1. 发射线圈磁矩 M=INS
2. 初始磁场方向及强度
6
图6 初始场方向及强度
1）在框内初始磁场向上，在框外向下，并且随距离和穿透深度而改变，在更大深度上（即更长时间）
方向从向下变为向上，在框内不变。
2）初始场强度随距离按指数衰减：小线圈随距离按立方衰减；大线圈随距离按平方衰减。
所以重叠装置和中心装置只能测框内，大定源装置可测框外，但框外场强是框内的≤1/2。
3.初始场扩散
图7 关断时间之后初始场向地下扩散
早期初始场扩散到（a），覆盖的范围小，分辨率高，到晚期扩散（d），覆盖范围大，分辨率降低。
4.盲区及勘探深度
在工程勘探中需要了解****浅部的电性结构，因此观测时间引起的探测盲区要尽量小。盲区大小
可按下式评估：