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GEM-2多频电磁探测仪是一款手持式数字多频器件宽带电磁传感器。它的工作频率范围为25Hz至93kHz，并且可以传输包含多个频率。GEM-2多频电磁探测仪能够发送和接收，通过脉宽调制进行任何数字合成的波形技术。

给定地球介质的勘探深度由工作频率。因此，测量多个地球响应频率相当于测量多个地球响应深处。因此，这些数据可用于对地下物体。来自几个环境站点的结果表明，来自GEM-2多频电磁探测仪的多频数据远远优于来自单频传感器用于表征埋藏、金属和非金属目标。

1、简介

在许多地球物理勘探技术中，电磁（EM）方法为浅层地球物理提供了显著优势勘探。

GEM-2多频电磁探测仪如图1所示。这传感器重约9磅，工作频段在25Hz至约93kHz。其内置的操作软件允许测量员以五英尺的行距每小时覆盖约一英亩。沿着调查线，数据速率约为每英尺两个，产生约20，个数据点/英亩每小时。这种便携性、调查速度和高数据密度是地球物理调查的重要要求环境站点。

宽带、多频、EM传感器的优势是显而易见的。这使用多个频率的想法源于皮肤深度效应，其与频率：低频信号在导电接地中传播很远因此，“看到”深层结构，而高频信号可以只行进很短的距离，因此，“看到”只能“浅层结构。因此，通过频率窗口扫描与深度有关测深。图2显示了一个列线图，从中可以确定给定频率的集肤深度（Won，）

在Windows环境中使用名为WinGEM2的主要软件，PC连接到GEM-2多频电磁探测仪可以将操作参数上传到GEM-2，然后调查后下载数据。有关WinGEM-2多频电磁探测仪的更多信息，欢迎咨询三合探测、三合（广州）探测技术有限公司。

通过改变发射机频率的深度测深称为“频率”探测“，按顺序测量多个频率的目标响应对地下结构进行成像。因为该方法涉及固定的发射器-接收器几何形状，传感器可以内置成一个整体硬件，如GEM-2多频电磁探测仪;因此，它产生极其精确的，灵敏且热稳定的测量。相比之下，深度探测通过改变发射器和接收器之间的距离称为“几何测深”，通常需要多个操作员的照料通过电线和测量控制台连接的独立线圈。维护精确的线圈分离很困难，因此需要一些测量（例如，同相组件）经常被放弃。对于浅层调查，频率测深方法提供高空间分辨率，测量速度，轻量化物流，数据精准。

2、GEM-2原理操作

图3显示了GEM-2多频电磁探测仪的电子框图。传感器包含一个发射线圈和一个相距约1.6的接收器线圈米。这种几何形状称为“双静态”配置。它还包含一个第三个“降压线圈”，用于从接收器线圈。所有线圈都模制成一块板（称为“ski”），在固定的几何形状，呈现轻巧便携的包装。附在滑雪板是一个可移动的信号处理控制台。

对于频域操作，程序提示输入一组所需的发射机频率。内置软件将这些频率转换为用于构建所需发射器的数字比特流特定调查的波形。该位流控制H桥发射器驱动发射器线圈以生成复杂波形包含操作员指定的所有频率。基期对于具有以下特征的区域，GEM-2的比特流设置为1/30秒与美国一样的60Hz电源周期可以设置为1/25其次是50Hz区域，如欧洲和日本的任意整数基期可用于连续传输，以提高信噪比。

在图4a中，我们展示了一个示例发射器电流波形，生成通过设计用于传输三个频率的比特流，90Hz、Hz和Hz。该图显示了从1开始的位序列的电流波形至1，，基期的前三分之一，即1/30秒。数字4b描绘了前33位的波形细节，显示了电流变送器线圈中的流量。在这种情况下，每个位持续1/秒。图4c显示了发射器电流的幅谱图4a的波形。目前的最大电流（峰到峰）发射器接近10安培，对应于偶极矩大约3A-m2。请注意，发射器电流以对数方式减小与频率。

这GEM-2有两个记录通道：一个来自降压线圈（称为参考通道）和另一个来自降压接收器线圈（称为信号通道）。两个通道均以，Hz的速率和24位分辨率进行数字化。这会产生一个基期内每个通道6，个长的时间序列。为了提取同相和正交分量，然后进行卷积（即将时间序列与一组正弦序列相乘并相加（用于同相）和每个发射频率的余弦级数（正交）。这卷积呈现极窄的匹配滤波器类型的信号检测技术。DSP芯片中的一台计算机协调所有发射器和接收器电路的控制和计算。

GEM-2也可用于测量背景环境噪声光谱。这是从信号通道时间序列中获得的在指定调查区域内的典型位置，然后计算其以基本频率（30Hz）为间隔的整个傅里叶频谱。使用环境噪声频谱，操作员可以安全地避免本地噪声频段。

3、基本测量单位

从卷积中导出的同相和正交数据是换算成百万分之一或ppm单位，公式1中定义为：

这些ppm值是GEM-2记录的原始数据。很明显，上面定义的ppm单位是特定于传感器的，几乎没有物理意义。ppm计算所需的所有参数，例如作为自由空间中的传感器输出（通过将GEM-2悬挂在一棵高大的树顶），放大器特性的两种接收通道和线圈几何形状存储在GEM-2中以供实时使用。在大多数浅层地球物理调查中，由GEM-2产生的ppm数据，通常绘制在每个频率的等高线上，足以无需经过精心处理即可定位埋藏的物体或解释。还可以从数据中估计目标深度在多个频率下获得。

这种操作模式称为“凸点探测器”调查，是在有许多浅层、小、不起眼的目标，调查目标是找到尽可能多的目标可能。目标不是为每个确定详细的几何形状对象，给定典型的时间限制和大量对象待检测。在这样的调查中，同相和正交ppm数据是足以指示“凸起”的位置、大小和深度，而无需将数据转换为任何其他更有意义的物理量。

图5作为示例;我们寻找埋地的管道和我们的主要在这种情况下，兴趣在于它的位置。此图显示了GEM-2在已知的18英寸不锈钢管上以7，Hz的频率进行同相响应直径，埋在大约30英尺的深度。磁性调查未能检测到管道，可能是因为它是由不锈钢制成的钢，一种有色金属。在此示例中，显示ppm的图显示响应足以找到管道。对这条管道的调查包括七个频率，响应高度依赖于频率。例如，管道在大约2kHz或12千赫。