WTEM-1Q/GPS 说明书

目录

一、WTEM-1Q/GPS浅部瞬变电磁勘探系统特点 (1)

二、WTEM-1Q/GPS浅部瞬变电磁勘探系统主要技术指标 (2)

三、WTEM-1Q/GPS浅部瞬变电磁勘探系统面板 (4)

四、发射机 (6)

五、接收机 (7)

六、程序操作指南 (11)

1.启动系统程序 (11)

2.蓝牙配对 (11)

3.参数设置 (12)

⑴发射频率 (12)

⑵发射线圈 (13)

⑶接收线圈 (14)

⑷发射机 (15)

⑸接收机 (16)

⑹综合 (17)

4.采样 (18)

5.显示 (19)

⑴显示测点数据 (19)

⑵显示剖面 (20)

⑶显示衰减曲线 (20)

6.保存数据 (21)

七、注意事项 (22)

八、仪器成套性 (23)

九、附录

附录A 各种频率的时窗表 (24)

附录B 本系统确定第一个时窗的方法 (32)

附录C 小功率发射机阻尼电阻与发射线圈边长的对照表 (32)

附录D 接收机阻尼电阻与接收线圈边长的对照表 (33)

附录E 接收线圈专用阻尼线 (33)

附录F 电缆及插座信号定义 (33)

附录G 蓝牙USB适配器安装说明 (35)

附录H 地面瞬变电磁法技术规程…..……………….………...A-1 附录I 地面野外工作方法技术………………….…………..A-16 ——摘自蒋邦远《实用近区磁源瞬变电磁法勘探》第五章

一、WTEM-1Q/GPS浅部瞬变电磁勘探系统特点

该浅部瞬变电磁系统是我公司最新科研成果,它将本所最新研制的WTEM-1J/GPS瞬变电磁系统接收机和WTEM-1X小功率发射机有机集成在一体,集国内外同类浅部瞬变电磁系统之所长,具有大发射功率、超快速关断、高可靠性、超强抗干扰(天电、50或60Hz工频)能力、轻便、低耗电。

用户可针对不同地质问题合理选择装置,完成快速普查、立体填图、深部找矿及浅层测深等地质任务。该系统主要用于金属矿、煤田、油气田、地热、水文工程地质等勘察工作,其主要特点如下:

?一体化、一机多能-系统同时具有发射机、接收机功能,携

带方便,连接简单;其接收机还能单独使用电缆同步方式、

GPS同步方式与外置大功率发射机一起工作完成深部勘探任

务。

?高可靠性、低耗电-精心设计的接收机及功率电子电路、合

理的散热措施、牢固的机械结构、进口全密封仪器箱体,确保

整机的高可靠性、低耗电。

?无线遥控、其乐无穷-国际、国内首创由全中文掌上电脑使

用蓝牙无线通讯技术操控接收机,让你能距接收机10米范围

内通过掌上电脑无线遥控接收机,设置参数、启动测量、传输

显示测量结果轻松完成,让你体会到前所未有的方便。

?抗干扰能力强-程控硬件滤波器、独特精准的供电频率、数

据叠加、软件滤波,使仪器具有超常的抗干扰能力。

?多测道、高测量精度-测道多少可由操作员设置,既可对数

分布也可线性分布,使用高精度晶振完成定时,时-深关系稳

定、准确,测量子样窗分布合理,真实反映地下信息,为解决

各种复杂的地质问题奠定基础。

?快速关断的发射机-内置发射机具有快速关断功能,尽可能

延展浅部探测范围;关断时间测量功能可为解释软件提供准确

的发射机实际关断时间,提高软件解释精度。

?超浅深度探测-可轻松完成数米至百米的超浅部深度探测。

?操控界面友好、功能强大-全中文掌上电脑完成人机界面及

采集控制,现场实现采集参数设置、数据显示与存储、各种曲

线绘制,让您轻松完成野外测量工作。

二、WTEM-1Q/GPS系统主要技术指标

1.接收机部分

□通道数:1道

□前放增益:8、32倍

□主放增益:1、2、4、8、16、32、64、128倍

□通频带:0~50KHz(线性相位滤波器),全通为0~400KHz。

□工频压制:≥80dB

□A/D位数:16位

□最小采样间隔:1μs

□测道数:≤50道

□叠加次数:1~9999次

□同步方式:①电缆同步

(用于与内置发射机或外置发射机联合工作)

②GPS同步

(用于与外置发射机联合工作,此时外置发射机应

选配WTEM-1T/GPS发射机同步控制器,并应保

证接收机、发射机同步控制器、发射机三者的工作

频率设置相同,具体设置可参照相应部件说明书。)□电源:内置12V可充电电池(也可外接),

工作时间≥10小时

□掌上电脑:Pocket PC 2003系统,320×240真彩,64MB

Flash ROM / 64MB SDRAM,64MB的CF卡,

可存储不低于100000个测点的数据,蓝牙、红外、

串口。

2.小功率发射机

□发射电压输入:12V,24V

□发射电压:① 5.5V~8V(发射电压输入12V)连续可调

② 5.5V~20V(发射电压输入24V)连续可调

□发射电流:≤10A

□电流测试精度:±1%

□供电频率:4Hz、8Hz、16Hz、32Hz

□发射波形:+ON、OFF、-ON、OFF,等宽双极性波。

□关断延时测量:0.1μs~100.0μs

□典型关断时间:2.5μs @发射电流3A,

发射线圈40m×40m单匝

□发射线圈:5m×5m单匝~100m×100m 单匝

□程控阻尼电阻:50Ω~1600Ω,50Ω步长可编程

□同步方式:外同步(电缆)

3. 其它

□内置电池用充电器:12V,充电电流≤1.5A,充电时间≤6小时(自动检测)

□体积:486×392×192mm3

□重量:11.2kg

□工作温度:-10℃~+50℃

三、WTEM-1Q/GPS浅部瞬变电磁勘探系统面板

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WTEM-1Q/GPS浅部瞬变电磁勘探系统面板图

接收机部分:

●液晶显示器:显示仪器内置电池电压。当该电压低于10V应及时

充电。

●工作指示灯:仪器连机及工作状态指示。

●M、N接线柱:接收线圈接线端子。

●发射机选择开关:选择内置小功率发射机或外置大功率发射机。

●外置发射机控制接口:外置发射机的控制和通讯接口。

●充电/外接电池插座:内置电池的充电插座,亦可外接电瓶工作。

●同步方式选择:用于选择同步方式,置于“电缆”时,选择电缆

同步方式;置于“GPS”时,选择GPS同步方式。当发射机选择开关置于“内置”时,则同步方式选择开关必须置于“电缆”。

●GPS天线插座:用于连接外置的GPS天线。当使用电缆同步方式

时,可不用连接外置的GPS天线。

●卫星信号指示灯:用于指示所跟踪的GPS卫星数量,指示灯点亮

个数随所跟踪的GPS卫星数量增加而增加。

●同步指示灯:用于指示同步状态。指示灯亮表示接收机已处于GPS

同步状态,指示灯熄表示接收机未处于GPS同步状态,仅当接收机与WTEM-1T/GPS发射机同步控制器同时处于GPS同步状态时,方可进行采样工作。

发射机部分:

●液晶显示器:显示发射机工作信息,包括:电池电压、工作温度、

供电电压、供电电流、和关断时间。

●A、B接线柱:发射线圈接线端子。

●电源输入接线端子:发射机工作电源输入接线端子。输入电压

12V~24V。

●正供、负供指示灯:供电方向指示灯。

●显示选择按钮:发射机工作信息的显示切换按钮,由液晶显示器

下方的蓝色指示灯指示其当前位置。

●供电电压调节旋钮:增大或减小供电电压。

●报警器:过载、过热、欠压报警,同时对应的指示灯闪烁。

四、发射机

1.发射机的连接

①在确定发射机的电源开关在“关”位置后,将外接电源的

正端接入发射机电源输入“+”端子,外接电源的负端接入

发射机电源输入“-”端子。

②将铺设好的发射线圈接入发射机的A、B端子。

③开启电源,发射机即可正常工作。

2.电压的调节

按“显示选择”按钮,选定“供电电压”档后,左右旋转“供

电电压调节”旋钮即可改变供电电压。

3.供电频率的选择

供电频率的选择在掌上电脑上完成,由掌上电脑发送到仪器。

4.发射

由掌上电脑发出命令,启动发射,并实时回传发射电流和关

断时间到掌上电脑。

5.报警

电池欠压:当电池电压低于8V报警。

过流:当发射电流大于12A报警。

温度:当发射机内部温度高于70℃报警。

五、接收机

(一)工作原理

原理框图如下:

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本仪器的接收机可与内置的发射机、外置发射机联合工作,同步方式既可电缆同步也可GPS同步,操作人员应根据所使用的发射机和同步方式,按野外工作连接示意图进行正确的连接。仪器连接完毕后,开启接收机电源即可。在这之后的所有操作均在掌上电脑上完成。【注意】接收机显示的电池电压低于10V,则应及时充电。

(二)野外工作连接示意图

1.内置发射机、电缆同步方式(常用):

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(三)相关说明

1. GPS天线的放置与使用说明

GPS天线带有磁吸座,通常将GPS天线磁吸在GPS同步控制器箱盖内的GPS天线固定铁片上,GPS天线电缆则放置于箱盖内的袋中。如果使用GPS同步方式时,应按下列步骤进行:

1) 连接GPS天线:打开GPS同步控制器的箱盖,将GPS天线

电缆插头连接到GPS同步控制器面板的天线插座上(务必旋

紧),GPS天线上面不要覆盖其他物体。

2) 使用仪器:打开仪器电源,正常使用仪器。

3) 断开GPS天线:仪器使用完毕,先关闭仪器电源,再取下

GPS天线电缆插头并放好,盖GPS同步控制器箱盖时,请

不要挤压到GPS天线。

注意:天线的连接和断开均应在关机状态下进行。

2.GPS卫星信号检测说明

GPS同步控制器对GPS卫星信号进行实时检测,操作人员可通过观察卫星信号指示灯了解GPS同步控制器当前接收到的卫星信号的状态。通常卫星信号指示灯至少应点亮2个以上,同步控制器方能进入同步状态,若接收到的信号比较差,操作人员应对GPS天线的位置作适当调整。下表给出了GPS跟踪卫星颗数所对应的指示灯点亮个数,以供参考。

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指示灯点亮个数与GPS跟踪卫星颗数的关系

3. 线圈与阻尼电阻的对应关系说明请参阅附录C和附录D

六、程序操作指南

掌上电脑(PDA)的基本操作请参阅随机配备的《用户手册》。1.启动系统程序

开启PDA电源,点击顶行的“开始”,出现下拉菜单后,点击“资源管理器”(如图2),再进入“存储卡”目录。之后点击程序名“WTEM-1”即可(如图3)。

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图2 图3

2.蓝牙配对

进入工作程序后,首先应进行蓝牙配对,仪器操作的所有命令都是通过蓝牙端口发送到接收机的。

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图4 图5

如图4,点击“操作”→“蓝牙配对”菜单项后,PDA将搜索并显示曾经配对过的蓝牙设备,请选择与仪器编号相符的蓝牙设备名称,如图5。配对完成后,将显示图6所示信息,点击“OK”按钮后,程序将自动向接收机下载工作程序。

如果仪器电源未开启,将显示如图7提示信息。点击“OK”按钮关闭对话框。

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图6 图7

如果用户有多个PDA,在进行蓝牙配对时将提示输入配对密码,见图8。仪器出厂设定的密码为:1234。

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图8 图9

3.参数设置

参数设置包括两个子菜单,如图9所示,“设置参数”项又包含5个子菜单,下面将分别介绍。

⑴设置发射频率

操作步骤如图10,图11所示。

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图10 图

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11

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本系统支持多频率分时测量,一条测线测试完毕就可得到多个剖面,大大提高野外工作效率。

点击“查看”按钮可浏览所选频率的详细信息,如图12,图13所示。

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图12 图13

图12表示发射机的发射频率为4 Hz,接收机的采样间隔为16 us,总的测量时间范围为:0 ~56.224 ms,时窗数为31个。

点击“时窗值”按钮,将显示出如图13所示的各时窗的中心时

间值。各种频率与采样间隔、时窗数的关系见表1。

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⑵发射线圈

如图14,点击“参数”→“设置参数”菜单项,出现如图15所示的输入对话框。

输入数据时,先点击待输入的参数值,出现闪烁“|”光标后,点击图标“拼”将出现模拟键盘,输入完成后,再点击图标“拼”将隐藏模拟键盘。最后点击“确定”按钮,输入有效。

选择矩形则需要输入线圈的长度和宽度;选择圆形只需输入半径。发射线圈的X、Y坐标可以输入相对距离表示其所在位置,这样每测量一个点就需修改这个参数,以便唯一描述测点位置。

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图14 图15

如果觉得操作不便,本系统还提供一种方便快捷地表示方法,在本章的“综合”菜单中详细介绍。

⑶ 接收线圈

如图15,点击“R 线圈”菜单项,出现如图16所示的输入对话框。

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图16 图17

参数输入方法同前。布线方式包含:中心回线、偶极回线、大回线。

中心回线:发射线圈和接收线圈的中心点位置相同。如果发射和接收线圈的形状相同,亦称重叠回线。如图17所示的两种方式,在本系统中统称为中心回线。

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偶极回线:装置形式如图18,发射和接收线圈保持固定的间距L 在测线上移动。

大回线:如图19所示,发射线圈边长数百米甚至上千米,发射线圈固定,在线圈内部或外部布置测线,适用于深部探测,此时接收机与发射机应使用GPS同步方式工作。

⑷发射机

点击“发射机”菜单项,出现如图20所示的输入对话框。

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图20 图21

发射机类型:包括WTEM-1Q(小型)、WTEM-1X(小型)、WTEM-1D(大型)。

控制延时:指接收机发出供电命令到发射机开始供电的时间。如果使用内置小功率发射机,则该值为0.2us;如果使用外置大功率发射机,控制电缆10米左右,则该值为2.0us。

关断时间:发射机停止供电到发射线圈内电流为零时的时间。该值不需要输入,系统默认第一次采样的第一个周期用于获取发射机关断时间。如果发射机选择外置,同步方式选择石英钟模式或GPS同步,则第一次采样后提示如图21所示界面,要求手工输入关断时间,该值可从发射机液晶显示屏上读出。

供电电流:指供电期间发射线圈内流过的电流。该值和关断时间一样不需要输入,仪器自动获取(石英钟、GPS模式需手动输入)。

阻尼电阻:当发射机类型选择为浅部小功率发射机WTEM-1Q 时,本功能项使能。可根据发射线圈的边长选择阻尼电阻,对应关系请参见表2。如果阻尼电阻选择过小,发射机将自动停止发射,同时

线圈边长(m) 截面积(mm2) 电阻(Ω)电感(uH) 阻尼电阻(Ω)

5 1 0.4 34 100

10 1 0.7 74 150

20 1 1.35 159 250

40 2.5 1.1 326 450

60 2.5 1.6 508 650

80 2.5 2.2 696 850

100 2.5 2.7 888 1000

发射机模式:如图22所示,系统工作时使用的何种发射机,请选中与之对应的选项,并且确保接收机面板上的“发射机选择”开关状态与之一致。

发射频率:发射机工作的供电频率。如图20,表示选中了一种工作频率,修改供电频率请参阅图10和图11。 ⑸ 接收机

点击“接收机”菜单项,出现如图23所示的输入对话框。

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图23

叠加次数:指执行一次采样操作,仪器自动重复采样的次数。在完成输入的叠加次数采样后,仪器自动进行相同时窗的去跳点和平滑滤波。

前放增益:可选择8倍和32倍。

主放增益:可选择1、2、4、8、16、32、64、128倍。这两个增益的选择原则是:①浅部勘探时,前放用8倍放大,主放根据信号幅度大小选择放大倍数;②深部勘探时,前放可用8倍或32倍放大,主放根据信号幅度大小选择放大倍数;③在数据未饱和的情况下,增益越大测得的衰减曲线越稳定;④如果采样结果中前几个时窗数据值相同,说明增益过大,数据有饱和现象,此时需减小前放或主放的增益;另一种情况是随着增益的加大,数据值(前几个时窗)反而减小,也是增益过大的一种表现。出现这两种情况时,可以减小主放增益,也可以降低发射电压。

接收机天线延时:对于普通线圈而言该值为零。如果用户使用特

石英钟同步

导线直连

外置 GPS 同步

内置

发射机模式

图 22

殊线圈,可根据实际情况修改该值。

采样间隔:由发射频率确定,其对应关系见表3。

低通频率:本系统使用低通线性相位滤波器,由发射频率确定,其对应关系见表4。

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⑹综合

点击“综合”菜单项,出现如图24所示的输入对话框。

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图24 图25

测线名称:本系统默认把测线名作为数据保存的文件名,并且固定把数据文件保存在PDA的存储卡上,如图25。测线名既可输入西文名称,也可输入中文名称,点击图24中的图标“拼”,将弹出模拟键盘,完成输入后再次点击图标“拼”收回。

桩代号和桩的起点:桩代号可由一个或多个西文字母组成;桩的起点是指测线起点的公里数,也可以随便定一个相对数。如图24中,桩代号是K,桩的起点是0.21Km(不必输入单位),则系统显示的首桩号为K0+210。

测点间距:请输入以米为单位的整数。如图24中,测点间距为10米,则表示测线的第二个桩号为K0+220,第三个桩号为K0+230,以次类推。

显示模式和曲线类型:是指在采样结束时系统以何种方式来显示所采集的数据。如图26所示。

4.采样

点击如图27所示的“采样”菜单或图标进入采样程序。

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图27 图28

如果选择了WTEM-1D 大功率发射机,则发射机接到发射命令后,首先需要对内部储能电容进行充电,充电时发射机固定以内同步方式、32Hz 的供电频率工作,当峰值电压大于530V 时,发射机进入稳定的工作状态,此时的关断时间最短、最稳定。在确认充电完成后,点击对话框“OK ”按钮,如图29。

如果要中断采样过程,请按如图28所示的PDA 的中键。 本系统给采样数据留有5个缓存空间,可挑选某一个点存储。如果采集了6次,则缓存第二次到第六次的数据。保存数据后自动清空缓存区,也可手动清空缓存区,如图30所示。

无论选择何种发射机,接收机均需配接阻尼电阻,并且阻尼电阻应接在线圈的闭合处,而不是接在接收机的M 、N 接线柱上,阻尼电阻的选取请参阅表5给出的参考值。

对数曲线

线性曲线

曲线

数据

显示模式

图 26

采样图标

要中断叠加采样,请按此键。

蓝牙开启指示灯

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