基本介紹
- 中文名：綜合頻率特性曲線
- 外文名：composite frequency characteristic
- 所屬學科：物理
- 所屬問題：地球物理勘探
- 相關概念：電磁法，頻率特性曲線等
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基本介紹
綜合頻率特性曲線是表示頻率特性函式與綜合參量之間變化關係的曲線。導體所產生的感應二次場由三部分確定，即一次場強度、表征這個導體的頻率特性函式、測點和導體相對坐標位置。圖1為均勻場中水平圓柱體的綜合頻率特性曲線，函式T是表示水平圓柱體的頻率特性函式。導體的形狀不同，綜合頻率特性曲線的變化規律基本相同，只要橫坐標乘上一定的倍數，不同形狀導體的綜合頻率特性曲線就可以基本重合。對某一確定的導體來說，其形狀、大小、電磁性質都是已知的，頻率特性函式只隨場的頻率變化而變化，這時的綜合頻率特性曲線就是頻率特性曲線。
圖1綜合頻率特性曲線相關概念
電磁法
電磁法(electromagnetic method)是利用岩石和礦物不同的導電性和導磁性，以電磁感應為基礎進行找礦的方法。如果使交流電通過長導線(矩形回線或圓形線圈)。就可能產生傳到地下的交變電磁場。把其中的磁場稱為一次場，當一次場在地下傳播遇有良導體存在時，由於通過導體的磁力線的變化，將使導體內產生與一次場同頻率的渦流。渦流又使導體周圍空間呈現交變的二次磁場並傳到地面。在地面用接收裝置對二次磁場，或其與一次磁場相疊加的總合場進行觀測，就有可能發現地下良導體，並確定其空間位置。電磁法可分為地面電磁法、航空電磁法和井中電磁法等。電磁法主要用來尋找導電、導磁礦體，勘探深度較淺，並隨一次場頻率的增高而減小。
圖2 電磁法原理圖一次場
一次場(primary field nepna)在電磁法中是指由發射裝置發射的、用來激勵地下導體產生交變二次場的交變電磁場。目前，電磁法中採用的一次場有定源場和動源場兩種。一次場的空間分布因場源形式不同而不同。一次場向地下的穿透深度取決於一次場的頻率、岩石的導電性，以及低阻覆蓋層的厚度與導電率的乘積。頻率越低、岩石的導電性越差，穿透深度越大。反之，穿透深度越小。低阻覆蓋層對一次場起禁止作用。一次場對礦體感應耦合作用的強弱，主要取決於它們之間的相對位置和一次場的頻率。實際工作中，有目的的選擇一次場源形式和場的頻率是很重要的。
二次場
二次場(secondary field)在電磁法中是指在一次場的作用下，地下導電體產生的感應磁場；或指在一次場的作用下，地下導磁體受人工磁化產生的磁化磁場。二次場的強弱、方向、‘分布規律以及與一次場的相位關係，除取決於導體的電磁性質、大小、產狀等因素外，還和一次場的強度、頻率、一次場與導體間的感應耦合關係等條件有關。
正常電磁場
正常電磁場(normal electroma-gnetic field)在電磁法中是指地下岩石的電磁性質是均勻各向同性時，岩石產生的二次場和一次場疊加形成的總場。由局部岩石的電磁性質不均勻而引起的正常場變化、稱為異常或異常場。地面電磁法大部分是觀測總場。掌握具體條件下正常場的規律，有利於從正常場背景上辨認異常。
相位關係
相位關係(phase relationship)是指電磁法中二次場(
)、總場(H總)和一次場(
)之間的相位關係。導磁體的磁化二次場與一次場同相位。導電體的感應二次場比一次場相位落後
)。
(
分別為導電體的感抗和電阻)，它只取決於導電體的電學性質。良導電體(
)，二次場與一次場反相。導電性很差的物體(
)，二次場與一次場相位差90°。總場與一次場的相位差和二次場的振幅、相位有關，相應地在0～90°之間變化。 可分解為與 同相的實分量
和與 落後90°的虛分量
。良導體的
，非良導體
。總場的虛分量等於二次場的虛分量。總場的實分量等於一次場與二次場實分量的差值。總場虛實分量的矢量和即為振幅(A)。總場虛實分量之比即為相位角的正切。
圖3 相位關係頻率特性
頻率特性(frequency characteristic)在電磁法中是指其它條件不變時，導體的二次場隨一次場頻率變化而變化的關係。利用在異常體上實測的頻率特性曲線，可以確定異常體引起異常的最佳頻率；對比實測和理論頻率特性曲線可以對所獲得的資料進行半定量解釋。
最佳頻率
最佳頻率(optimum frequency)在電磁法中是指導電礦體的二次場虛分量頻率特性曲線達極大值時的頻率。最佳頻率值與礦體形狀、大小和導電率有關。礦體越大、導電性越好，最佳頻率越低；反之，越高。一個具體的礦體，最佳頻率是一定的。大的良導電礦體的最佳頻率，一般只有幾十周/秒。導電性差或礦體較小的最佳頻率，可高達幾千周/秒。尋找良導電性礦體時套用的頻率範圍是幾十～幾千周/秒，最佳頻率對選擇某地區的工作頻率和區分異常都有重要意義。
綜合參量
綜合參量(composite parameter)在電磁法中，導體的電導率(
)、磁導率(
)、幾何大小以及一次場的圓頻率(
，
是頻率)的乘積，稱為綜合參量。用符號
表示。綜合參量決定導體二次場的變化。如無限長的傾斜薄板的綜合參量
。式中為半徑、
為厚度、L為向下延深。
