GMS-07e综合电磁法仪(北京欧华联科技有限责任公司)

一、引言

像地震法那样，先进的电磁法记录仪都应该是多道的、同时采集电磁场信号的仪器系统。
GMS－07e综合电磁法仪是德国Metronix公司在过去30多年在设计和生产地球物理电磁仪器方面所积累经验的基础上，研制开发出的新一代产品。磁场和电场传感器直接与主机ADU－07e连接，组成完整的GMS－07e观测系统。多个ADU－07e或多个GMS－07e可用轻便的网线、无线局域网或内置的GPS连接一起，组成多道、同时采集电磁场信号的仪器系统。

二、主机ADU-07e的主要特点

● 具有10个数据采集通道，可以采集多达10个电磁场信号或其它地球物理场信号
● 每个通道有两个不同类型的、24位A/D转换器：DC－500Hz低频段L型A/D转换器，1Hz-512KHz高频段H型A/D转换器。在低频段记录时可以获得高频段信号，反之亦然；不同类型的传感器可与ADU－07连接，同时记录不同频段的信号
● 通频带最宽，从直流-512kHz,，覆盖了所有地球物理电磁场的频率范围。
对不同通道可同时设置不同的采样率，因此可以同时采集不同频段的信号，除固定的频带外，还可自由设置频带范围
● 可通过下列手段对仪器进行控制或下载数据：
① 通过以太网
② 通过局域网
③ 通过蓝牙技术PDA
④ 通过装有预置程序的U盘
⑤ 通过笔记本电脑
⑥ 通过Internet网（固定站模式）
⑦ 通过手机上网控制　　　　　　　　　　　　　　　
● 可以做为独立系统工作，也可以多至32个
ADU－07e组成网络系统同步工作
● 在多道和网络系统中由高精度的、内置GPS同步　　     图1　ADU－07e
● 与Metronix生产的、所有类型的电、磁传感器兼容
● 自动补偿电极极化电位
● 实时自检和包括传感器在内的自行标定
● 实时显示工作状态，自动检索仪器故障
● 在线实时处理、实时显示时间系列和各种MT参数
● 12V电瓶供电，功耗3－5瓦（低频）
● 牢固、防水，重8Kg
● 工作温度，从 　-40℃— +70℃

三、ADU-07e可实现的电磁法功能

● 单台MT和AMT观测
● 远参考道观测
● EMAP观测和网络式观测
● CSAMT和CSEMM观测
● TEM

四、应用范围

● 当与MFS-07e磁场传感器连接时（频带 0.001Hz—50Hz），其勘探深度为数米至30Km，可应用于：
①石油、天然气资源勘探
②矿产资源勘探
③工程和环境勘探
④地下水和地热资源勘探
⑤地下溶洞和采空区勘探
⑥监视地下电阻率变化、地震预报和深部构造探测
● 当与MFS-06e磁场传感器连接时（频带10000秒—10000Hz），其勘探深度为20米至上地幔软流圈内部，主要应用于上述①、②、④和⑥
● 当与MFS-07e磁场传感器连接时（频带1000秒—50000Hz），其勘探深度为1米至16公里，主要应用于上述①、②、③、④和⑤
● 当与三分量超高频磁场传感器SHFT-02连接时（频带1kHz—300KHz），其勘探深度0-40m左右，主要应用于浅层和超浅层勘探
● 当与TXM-22发射机配合时，可实现CSAMT勘探
● 当与FGS-03磁通门磁力仪连接时，可实现20秒至20万秒的超低频观测，用于研究地壳和上地幔软流圈内部的电性结构

五、ADU－07e技术指标
频率范围：　　直流—512KHz
道数：　　　　每个ADU-07e含有10个通道
带宽：　　　　两个频带（直流—500Hz，1Hz—250KHz）；
用数字滤波器可建立亚频带
A/D转换器：　 每个通道有两个24位A/D转换器：低频采样率4000Hz
 高频采样率600000Hz
动态范围：　　> 130 dB
系统控制器：　32位嵌入式控制器,LINUX
存贮介质：　　8GB闪烁硬盘，可扩充，USB接口
测试装置：　　对所有的重要功能，包括传感器和仪器指标都可自动检测、标定和显示并建立文档
输入阻抗：　　电道>10兆欧,磁道20千欧
网络连接：　　标准的100兆双绞电缆；USB 1.1, 2.0, (无线/蓝牙技术)
同步：　　　　GPS钟±30ns,可以确定和存贮测点位置
接口种类：　　网络，磁传感器，电极传感器，电源，GPS天线，USB,无线蓝牙
外壳：　　　　坚固的防水聚碳酸酯外壳
重量：　　　　接近8Kg
外部尺寸：　　400×330×170mm
功耗：　　　　3-5W低频，15W高频
工作温度：　　-40℃— +70℃

六、磁场传感器
Metronix公司研制的宽频带感应磁场传感器MFS-06e，MFS-07e和SHFT-02是专门用于大地电磁（MT）和可控源音频大地电磁法（CSAMT）的应用。它们覆盖了从0.0001Hz到300KHz宽广的频率范围，具有杰出的低噪声特性、极低的温度漂移以及整个温度范围和时间范围内非常稳定的传输函数。它们凝聚了Metronix在设计、制造和应用感应磁传感器方面多年的经验。
1. MFS-06e磁场传感器
      
技术指标

技术指标
           
频率范围: 0.0001Hz-10kHz
 
频带：         0.0001Hz-500Hz（斩波器开）
10Hz-10KHz（斩波器关）
 
传感器噪声： 1*10-2nT/√Hz @0.01Hz
1*10-4nT/√Hz @1Hz
5*10-6nT/√Hz @1000Hz (斩波器关)
 
输出灵敏度： 0.2V/(nT*Hz) f<<4Hz
0.8V/nTf>>4Hz
值请参照有关标定文件
 
输出电压范围： +/-10V
 
功能： 具有磁场负反馈的感应线圈
 
插件： 8极PT02SE12-10S
 
标定输入灵敏度： 4nT/V
 
反馈截断频率： 4Hz
 
供电电压： ±12V到±15V，经稳定和滤波
 
供电电流： ±25mA
 
外壳： 牢固和防水玻璃纤维加筋外壳
 
重量： 约8.5Kg
 
外型尺寸： 长1250mm，直径75mm
 
工作温度范围： -250C—+700C
 

2. MFS－07e磁场传感器
 
图4  MFS-07e噪声功率谱（黑线）与磁平　　　      　图5  MFS-07e外观图
静日天然场功率谱（蓝线）对比图

技术指标
频率范围： 0.001Hz—50KHz
 
频带： 0.001Hz—500Hz（斩波器开）
10Hz—50KHz（斩波器关断）
 
传感器噪声： 3×10-2 nT/√Hz@0.01Hz
3×10-4 nT/√Hz@1Hz
5×10-7 nT/√Hz@1000Hz (斩波器关断)
 
输出灵敏度： 0.02 V/(nT*Hz)f<<32Hz
0.64 V/nT f>>32Hz
值请参照随机的标定文件
 
输出电压范围： +/-10V
 
功能： 对感应线圈施加反馈磁场
 
接头： 8极PT02SE12-10S
 
标定输入灵敏度： 1.6nT/V
 
负反馈截断频率： 32 Hz
 
电源电压： +/- 12V to +/-15V
 
电流： +/- 25mA
 
外壳： 牢固，防水的玻璃纤维加筋外壳
 
重量： 接近5.5Kg
 
外部尺寸： 长 700 mm, 直径70mm
 
工作温度： -25℃----+ 70℃

3. SHFT-02超高频三分量磁场传感器
                                              
     SHFT-02可以测量三分量的磁场变化。线圈及电子器件被封装在一个抗震的塑料箱体内。SHFT-02与Metronix的数据采集单元ADU-07e以一根10m电缆连接。传感器内装有独特设计的极低噪声前置放大器，使SHFT-02可以得到高质量的观测数据。
技术指标：

频率范围: 1kHz-300kHz
 
频带：         1kHz-300kHz（斩波器开）
n/a         （斩波器关）
 
传感器噪声： 5*10-5nT/√Hz @1kHz
8*10-6nT/√Hz @10kHz
6*10-6nT/√Hz @100kHz (斩波器关)
 
输出灵敏度： 0.05V/nT    f＞1kHz
值请参照有关标定文件

输出电压范围： +/-10V
 
功能： 具有电流放大器的感应线圈
 
接头： 17芯 M23接头
 
供电电压： ±12V到±18V，经稳定和滤波
 
供电电流： ±25mA
 
外壳： 牢固的防水外壳
 
重量： 约5.5Kg
 
外型尺寸： 170×190×170mm（长×宽×高）
 
工作温度范围： -250C—+600C

4.超低频FGS-03三分量磁通门传感器

此传感器在MT应用中，最长周期可记录到100,000-200,000秒，具有低噪音和线性传输函数的特点。

技术指标

频率范围: DC-3kHz
DC-30秒（对于MT应用）
 
噪声：         ＜0.006nT√Hz@1Hz

输出灵敏度： 0.1mv/nT(L 100型)
0.143mv/nT（L 70型）
 
垂直度误差： ＜0.5°
 
输出电压范围： ±10V
 
测量范围： ±100000nT（L100型）
±70000nT(L70型)
 
偏移温度系数： ±0.1nT/℃
 
长期漂移： ±5nT/年
 
供电电压： ±12V
 
供电电流： ＜26mA
 
外壳： 牢固，防水
 
重量： 3kg（电子箱）
 
尺寸： 长300mm，直径75m
 
工作温度 —40℃-+70℃

七、可控源音频大地电磁法（CSAMT）发射装置
在该方法中场源是由发射机发射。Metronix研制的TXM－22发射机的主要技术指标如下：
输出功率：22KW
输出电压：560V
输出电流：40A
发射频率：10KHz——0.001Hz
电源，3相50Hz发电机
高精度GPS同步
发射机由TXM－01控制箱控制
发射波形：正弦波，脉冲，随机波形
发射机尺寸：509×350×485mm，重40Kg
控制箱尺寸：400×300×171mm，重8kg

CSAMT的主要优点是场源信号强，发射与接收同步、叠加，因此可以获得高质量的观测数据。
CSAMT用固定的接地偶极子做场源，ADU-07e做接收机，MFS-07e为磁场传感器，不极化电极做为电场传感器。
标量CSAMT仅测量一个水平磁场分量和与其垂直的电场分量。张量CSAMT需观测两对互为垂直的电场水平分量和磁场水平分量。
CSAMT的接地偶极子长度一般为1—2km，偶极子中点距接收机的距离一般为4—10km，即等于或大于所要观测的电磁波趋肤深度的三倍，以满足远场观测条件。
由于接收机ADU-07e具有10个高频接收道，所以做标量CSAMT观测时，一
次可以完成9个测点的观测任务，图6。

八、软件系统
ADU－07e内置网络服务器，运行测量的所有设置均由网络界面控制，任何网络浏览器均可进入，不需要在PC机或PDA上安装任何软件。内置的MAPROS软件执行标准的MT，AMT，远考道，EMAP，CSAMT等现场处理或脱机处理任务。所有的数据处理方法都是建立在robost算法基础之上，此外还含有四种提高信噪比的数据处理方法，以压制不同的噪声干扰。

软件系统还具有下列特点：
32位多用户，多任务，Linux系统
集成式网络服务
笔记本电脑可把内部驱动器标识为网络驱动
通过网络界面或U优盘可安装软件系统
工作文件是透明的XML文件
可通过网络遥控
可修正Linux服务器以集成自己研发的模块