地球物理仪器题库

地球物理仪器题目1.如何对地球物理仪器分类？2.论述航空地球物理仪器、地面地球物理仪器和海底地球物理仪器的区别和联系。

3.电法勘探仪器主要有哪些？各有什么作用？4.电磁法勘探仪器主要有哪些？各有什么作用？5.论述石油地震勘探仪器和工程地震勘探仪器的区别和联系。

6.论述海底MCSEM发送机的原理及设计需求。

7.论述海底MCSEM接送机的原理及设计需求。

8.海底MT仪器和MCSEM仪器有何区别和联系。

9.论述高密度电法仪发送部分的原理及设计要点。

10.高密度电法仪自动电极的实现的主要方式有哪些？各有什么优缺点？11.高密度电法仪接受部分和普通电阻率仪/激电仪的接收仪有何区别和联系？12.论述双频激电和高密度电法仪的区别和联系。

1.如何对地球物理仪器分类？（1）基于地球物理方法分类：重力仪，地震仪（天然地震仪、工程地震仪、三维地震仪），磁力仪，电法仪（高密度电法仪，电阻率仪、激电仪—双频激电仪）、自然电位仪），电磁仪（地质雷达，大地电磁仪、可控源音频大地电磁仪、瞬变电磁仪、频率域电磁仪），放射性仪。

（2）基于工作环境分类：重力仪（地面）、航空重力仪、海洋重力仪、井中重力仪电磁仪（地面），航空电磁仪（直升机电磁仪）、海洋大地电磁仪、海洋可控源电磁仪激电找水仪、核磁共振找水仪、地雷探测器、金属探测器、考古磁力仪、超前探测仪、煤矿透水探测仪。

（3）基于工作原理分类：重力仪可分为相对重力仪和绝对重力仪，相对重力仪可分为弹簧重力仪、超导重力仪等磁力仪可分为磁通门磁力仪、超导磁力仪、质子旋进式磁力仪、感应线圈式磁力仪、光泵式磁力等。

高密度电法仪根据测量速度可分为串行式高密度电法仪、并行式高密度电法仪、串-并式高密度电法仪电法仪可分为直流电法仪、交流电法仪、时间域电法仪、频率域电法仪、多功能电法仪。

常见地球物理仪器公司对物探仪器的分类关于地球物理仪器的分类，方法很多，标准很多，很多地球物理仪器公司已经对常用地球物理仪器从宏观到细致，做了较为标准的分类，借鉴劳雷工业公司与桔灯工业公司的仪器分类方式，对地球物理仪器综合分类如下：2.论述航空地球物理仪器、地面地球物理仪器和海底地球物理仪器区别和联系。

仪器基本工作原理相同航空地球物理仪器、地面地球物理仪器和海底地球物理仪器都是以不同岩、矿石间物理性质的差异为物质基础，利用物理学原理，通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律借以实现地质勘探和找矿目标。

仪器分类方法基本相同航空地球物理仪器、地面地球物理仪器和海底地球物理仪器分类都是以“重、磁、电、震、放、热”为主，但不同种类的仪器发展程度不同。

海洋地球物理勘探仪器主要使用重力、磁力、地震和热流测量4种方法。

海洋电法仪器和放射性测量仪器在海洋地区现仍处于理论探讨和方法试验阶段，尚有很大的发展空间。

航空地球物理勘探仪器目前已经应用的航空物探领域有，主要方法有航空磁法、航空电法、航空重力法、航空放射性法等。

仪器工作环境与设备要求不同海洋物探仪器的基本工作原理和地面物探相同，但因工作场地是在海上，故对于仪器装备和工作方法都有特殊地要求，需使用装有特制的船弦重力仪、海洋核子旋进磁力仪、海洋地震检波器等仪器的勘探船进行工作，海洋勘探船还装有各种无线电导航、卫星导航定位等装备。

由于海洋水体是运动的，上述观测必须采用一系列不同于陆地地球物理勘探的仪器和方法。

海洋地球物理勘探在早期阶段，采取多种密封防水、弹性减震以及获取静态观测的措施。

现在则充分利用海洋的特点进行动态观测，不仅可以快速和连续作业，而且适于将几种物探设备和导航定位仪器集中在一条工作船上，实现电子计算机控制的综合观测。

50年代中期质子旋进式磁力仪的出现，不仅使海洋磁力测量成为可能，而且提供了广泛进行连续测量的精密仪器。

航空物探具有速度快，不受地面条件（如海、河、湖，沙漠）的限制，大面积工作精确度比较均一。

自动控制和电子计算技术的发展，使航空物探综合化，提高了航空物探观测数据的计算和整理的速度及解释推断的水平。

它的缺点是：对一些异常值较小的异常体反映不够清楚，分辨力要低些；其次是异常体的定位目前还不够十分准确，需要地面物探进行必要的补充工作。

航空物探仪器通常要使用低速性能好的小型飞机，对飞机的要求是爬升性能好、转弯半径小、操纵灵活、低空和超低空性能好，以适应复杂的山区、丘陵地形的条件。

飞机上应有便于安装各类探测仪器的部位，保证对不同仪器的磁场、电场、放射性干扰为最小。

飞机上还应装有导航和无线电定位系统，以保证飞机在指定空域作精确的扫描飞行。

用于航空物探的飞机通常需要在结构上进行适当的改装或进行专门的设计。

虽然航空物探仪器和海洋物探仪器与陆地物探仪器的工作原理与方法分类基本相同，甚至航空物探与海洋物探实施过程更为简便。

但是由于深海与高空不同的工作环境限制，航空物探仪器与海洋物探仪器的研制一般需要高性能材料和元器件，科研难度较大，发展空间较大。

3.电法勘探仪器主要有哪些？各有什么作用？电法仪有高密度电法仪，电阻率仪、激电仪—双频激电仪）、自然电位仪等。

电法勘探仪器指的是电法勘探中测量岩石，矿石的电学性质差异值的仪器的总称。

简称电法仪器。

用于寻找金属矿床与非金属矿床、勘查地下水、能源资源，以及研究地质构造等。

电法勘探仪器一般由场源和接收测量两大部分构成。

场源多数是人工建立的，由仪器的供电部分或发送部分产生，少数是用天然场。

由于电法勘探的探测方法及分支方法多达数十种，因此，电法仪器的名称及种类也很多。

分类上一直没有统一的准则，根据仪器所采用的测量技术及工作程式，可将电法仪器归为直流电法仪、频率域电法仪及时间域电法仪3大类。

直流电法仪、频率域（频谱）激电法的各种仪器、时间域激电法。

主要包括用于直流电阻率法，直流充电法和自然电场法的仪器。

为了在地下建立起足够强的电流场，直流电法仪的供电部分常采用干电池组或带整流、滤波部件的交流发电机电源装置，通过电缆送至相应的接地供电电极，将电流供入大地。

利用天然场源的自然电场法仅需测两测量电极间的电位差(ΔUMN)，其他方法都要求所使用的仪器既能测ΔUMN，又能测供电电流I的大小。

为减少测量误差,一般是用测ΔUMN的同一电位差仪测量串接在供电回路中的取样电阻上的电压降的方法求出电流I 的数值。

因此，直流电法仪的测量部分,本质上就是一种直流电位差测量仪。

不过,在仪器部件的构成方面，比一般的电位差仪多了一个极化补偿器。

这部分的作用是产生连续可变的某一直流电压，并将它串接在测量回路中，以补偿未向大地供电前测量电极间存在的电位差（极差）。

直流电法仪现时采用的多为灵敏度较高（μV级），输入电阻较高(101～103MΩ),能自动跟踪极差变化的高性能直流数字式电压表。

作为直流电法仪的测量传感器主要有金属（铜、不锈钢）电极和不极化电极两种。

4.电磁法勘探仪器主要有哪些？各有什么作用？常见电磁法仪器有地质雷达，大地电磁仪、可控源音频大地电磁仪、瞬变电磁仪、频率域电磁仪等。

电磁法仪器主要分频域率和时间域两种。

频域率以MT仪为主，时间域以瞬变电磁仪为主，甚低频电磁仪（EMl6）、大功率直流激电仪（TSO - 4）和连续电导率成像系统（Eh4）。

现今的电磁法仪器必须是硬件和软件的完美结合，以达到：高分辨率。

大动态范围；宽频带，低噪音；多功能，高集成；高稳定性，轻便灵活。

频率域电法仪：包括用于频率域电磁法（包括地质雷达）。

这类仪器之所以冠以“频率域”之称，主要是由于这类仪器的发送器能提供不同频率的谐变电磁场源，同时，测量部分所测量的是大地在这类谐变电磁场作用下所产生的各种电磁响应或电化学响应的频谱物性。

频率域电法仪使用的工作频率范围很宽，为10-3～108赫兹。

由于探测任务及选用的方法不同，具体使用的工作频率范围也有不同。

常用的有4个范围：超低频段──数赫兹以下,最低可达10-4赫兹,主要用于大地电磁法MT；低频(或音频)段──10～104赫兹,用于多种常规电磁法;甚低频(VLF)段──104～3×104赫兹；射频段──106～108赫兹,主要用于电波法和地质雷达。

这类仪器的发送器主要由多频正弦波发生器，功率放大器及输出装置组成。

当需要建立传导电流场时，发送器的输出装置同接地供电电极连接。

若要以感应方式建立交变电磁场，发送器的输出就应同发送线圈（或回线）连接。

为了尽可能多地得到大地电磁（电化学）响应的各种信息，频率域电磁法和激电法要求相应的仪器能观测多种电磁或电化学响应的要素，例如：空间不同方向的电磁分量的振幅谱(EX，EY，HX，HY，HZ与频率f的关系)和相位谱(EX,EY,HX,HY,EZ与f 的关系)；或它们的实分量谱和虚分量谱；电磁场椭圆极化的各要素；电磁场各空间分量和时间分量间的相互关系等。

尽管要测的参数既有标量，又有矢量和张量，有的要进行多道测量，但仪器的接收测量部分都具有大致相同的基本工作模式或结构组成，即测量传感器（测量电极，感应线圈或其他交变磁场传感器）把待测的物理量转变成电压, 然后将它送至测量放大部分进行频谱分析，以获得所需的各种参数的频谱。

最后，将这些数据以不同的方式显示或记录下来,或者存入存储器,待计算机对这些数据进行各种解释和处理。

为了对被测信号进行频谱分析，在采用人工场源进行工作时，都以发送电流为参考基准。

发送和接收间的同步方式有有线同步、无线同步和石英钟同步3种。

而当采用天然场源进行工作时，常用一个或数个远参考站同步方式（例如大地电磁法MT所用）或以电磁场某一分量作为参考基准(甚低频VLF法所用)。

频率域电法仪的数据显示，记录或存储方式分别有模拟量显示、数字量显示、监示器监测、磁带记录、磁盘存储、半导体固态存储、打印机输出等。

时间域电法仪：包括用于时间域电磁法（或称瞬变电磁法）的各种仪器。

这类仪器的工作程序大抵如下:发送器将其产生的各种时变函数信号,即各种时变波形的电流，通过供电电极或者线圈去激发大地或准备研究的目的物。

仪器的接收测量部分在一次场不存在时，即发送电流停止工作的时段内，将测量电极或感应线圈，及其他类似的磁场传感器所接收到的大地或目的物的瞬变响应（常以衰变电压的形式出现）传送至宽频带测量放大器进行放大和处理，最后显示、记录或者存入存储器。

时间域电法仪是采用分时、顺序方式进行工作的，即激发时，不进行测量，停止激发时，测量工作开始，直至下一次激发到来之前为止，并如此循环工作。

瞬变电磁仪所使用的时变电流的重复频率通常为数赫兹至数十赫兹。

测量所占用的时间间隔为数毫秒至数百毫秒。

时间域激电仪所使用的时变电流的重复周期常为数秒至数十秒。

时间域电法仪对瞬变（衰变）响应的测试和记录并不是连续的，而是按照一定的时间间隔进行离散采样。

一般，激电仪的采样间隔较宽，采样的数目较少，并且起始采样的时间亦较晚。