探测技术


一、探测原理介绍

地下水是埋藏于地下的具有可流动性的导体，在地磁场中，地下水流动就会切割磁力线产生瞬变电磁波，这种波的振动方向与前进方向垂直，可以传播到达地面，我们自主研发的地磁信号采集与动态频谱识别系统能有效采集到地下水流动产生的瞬变电磁波信号。

1.地下水瞬变电磁波的产生原理

地下水是具有可流动性的导体，在地磁场中，地下水流动就会切割磁力线而形成感应电磁场，按法拉第原理，水流中产生电流、环绕水流产生磁场，地下水与地磁场进行反复而复杂的电磁感应，在地下水所处位置形成了不断发出瞬变电磁波的场源，这种瞬变电磁波是由于地磁场中流动的导体（即地下水）切割磁力线而发生连续复杂的电磁感应的产物，按照麦克斯韦定律，这种波的振动方向与前进方向垂直，属平面波，可以直接传播到达地面，这样在地磁场中，地下有地下水流动系统地面就可以检测到一个相匹配的瞬变电磁平面波，如图1所示二者是正投影关系。

地磁信号采集与动态频谱识别系统

二、地磁信号采集与动态频谱识别技术的特点

1. 直接采集地磁场中地下水流动产生的特征信息，使地下水物探结果成为确定解，解决了传统物探技术探测结果多解性问题。

2. 能有效识别和采集到地下水微伏（µV）级别的小微信号。

3. 在时间维度上能监测地下水的动态变化。

4. 能确定地下水的具体空间位置及分布形态。

图2：地下断层截面及系统采集示意图

2.地下水瞬变电磁波信号采集方法

 图2所示为地下断层截面示意图及本系统采集识别图示；图中B为地磁场在正交方向的分量，V为断层中地下水的流动速度及方向，据电磁感应定律，就会在E方向产生一个交变的感应电动势，系统的数据采集模块便可通过探针T1和T2在检测大地电场静态信息的同时，检测到这个交变的感应电动势(地下水的特征水信息)，系统软件通过对采集数据的分析处理，即可得到在探针T1和T2之间有无地下水存在的结论。

三、地磁信号采集与动态频谱识别系统配置

图1：地面瞬变电磁波场的形成