Question

频率测深的基本原理及工作方式

Answer 1

频率测深是一种频率域的电磁测深方法，与直流测深方法不同，它是用改变频率的方法来控制探测深度，而无须增大供电极距A、B。因电磁波的穿透深度与其波长有关，理论上可以证明，在均匀各向同性半空间中，电磁波在电阻率为ρ的介质中传播的波长λ≈

。若地层电阻率ρ不变，改变电磁波的频率f，就可以改变其波长λ，从而改变电磁波的穿透深度。向地下发送由高频到低频（n·10～100kHz）的电磁波时，高频电磁波衰减快，穿透深度小，只反映浅部地电断面的特点；低频电磁波衰减慢，穿透深度大，可以反映较深处地电断面的特点。于是通过变频的方法就可以达到探测不同深度地电断面的目的。

频率测深的激发方式有两种。一种是利用接地电极AB作为场源，将谐变电流送入地下，由于接地电极之间的距离比它到测量电极或测量线圈间的距离小得多，因此场源可视为水平电偶极子，如图2-3（a）所示。另一种激发方式是在不接地水平线圈中通以谐变电流作为场源，由于水平线圈的直径比场源到测量电极或测量线圈之间的距离小得多，因此场源可视为垂直磁偶极子，如图2-3（b）所示。频率测深的接收装置可以是测量电极M、N，也可以是接收线圈，它们分别测量电场分量和磁场分量。

图2-3 频率电磁测深法的装置形式

（a）水平电偶极子装置；

（b）垂直磁偶极子装置

频率测深方法属于低频电磁法，因此可以忽略位移电流的影响，视为似稳场。在频率测深法中，虽然收-发距r是有限的，但在高频情况下，观测地段可处于“远区”。这时电磁波的传播是以平面波的形式入射到地表的，所以“远区”又称为“波区”。而只有在波区，地电断面中各层的电阻率、层厚等才能影响电磁场的分布。随着频率的降低，同一测点又可以处于“中间区”或“近区”。而“近区”的电场类似于直流电场，仅与纵向电导有关。

在这里需注意：“远区”是指收-发距r很大或频率f很高的范围，这时电磁场为辐射场，电磁波具有平面波的性质（注：电磁波为球面波，当其远离场源传播时，半径r会逐渐增大，当r很大时，我们所研究的电磁波的那部分球面可视为平面，这个范围的电磁波称为平面波）。“近区”是指收-发距r很小或频率f很低的范围，这时电磁波不具有平面波的性质，且受场源影响较大。位于“近区”和“远区”之间的范围，称为“中区”或“中间区”。

由于垂直磁偶极子场较水平电偶极子场衰减快，因此，在较大深度的探测中多采用电偶极子场源。但磁偶极子场源是用不接地线圈激发的，在某些接地条件较差的测区，或解决某些浅层地质问题的探测中，磁偶极子场源还是经常被采用。