状的有限导电体。用来计算局部导电体瞬变电磁响应的式子为：
V(t)=--dф/dt=-qdB/dt=-SrNdB/dt
(3-21)
式中发送电流I1，M1及M2与工作装置、Tx及Rx与矿体相对位置、矿体的几何形状等因素有关；
L及τ是单纯由矿体的几何形状、大小和电性参数所决定。L的近似计算公式还可表达为:
式中:L为自感,a、b分别为矿体的几何大小(边长)可见，计算V（t）的关键问题在于如何去确定这些参数。
单匝等效感应涡流（或本征电流）适用于晚期，对于早、中期用了15个互不影响的本征电流来等效薄板的涡流，瞬变电磁响应是由这15个本征电流共同起作用的结果。(参见p66)
㈡工作装置
按TEM应用领域可以把工作装置分为四类。
（1）剖面测量装置。常用的剖面测量工作装置如图0-2所示。它是常用来快速勘查有限导电体（金属矿产、岩溶、断层等）的装置，分同点、偶极和大定回线源三种。同点是指发送回线（Tx）与接收回线（Rx）的中心点相重合之意，当Tx与Rx相重叠时称为重叠回线装置，
当Rx使用小线圈时称为中心回线装置；它与探测对象有最佳的耦合，所获得的异常简单而且幅度大，
是“一体机”仪器使用的主要装置。
（2）测深装置。 测深装置如图0-3所示。中心回线装置是当探测深度在1
km以内时最常用的装置，Rx用多匝小线圈水平放置（只测垂直分量）；详查时，Tx可以用矩形框，在中心线1/3段内布置3～5个观测点，
相邻Tx可相重叠50%以内使观测点相连续。磁偶源偶极装置有时用于探测深度在几十至几百米以内时的湖海水面作业，工作方法与磁偶源剖面测量装置相同。电偶源或线源装置用于探测深度在1
km以上的情况，偶极距r 选择大约等于目标层的深度，测线平行于AB，Rx用多匝线圈水平放置观测Vz。
（3）钻井中观测的装置。钻井中观测的工作装置（TEMH），其目的在于探测分布于钻孔附近的深部目标。如图0-4所示，当勘查区有彼此相靠近的多个钻孔的情况下，一般只敷设—个较大的Tx，接收线圈（探头）分别沿各个钻孔逐点移动观测磁场沿井轴分量的感应电压值。仅有单个钻孔的情况下，需要在不同方位敷设多次Tx，逐次沿该钻孔逐点移动观测磁场沿井轴分量的感应电压值。从观测结果的分析，可以获得探测目标形态、产状和位置等信息。
4）航空装置。航空TEM系统的发送线圈安装于机身上，三分量接收线圈及前置放大器安装在吊舱内，
吊舱用电缆拖拽在飞机的后下部。按照飞行高度可以分为高、低空飞行两类， 分别在2 400 m以上及150
m以下的高度飞行。图0-5为低空系统的示意图。航空TEM方法主要应用于大面积范围内快速普查良导电矿产、勘查地下水资源及地质填图。在山区大面积普查，适于选用高空飞行的系统；在地形崎岖地区的详查，适于选用低空飞行的直升飞机系统。在我国西部矿产资源及地下水资源的勘查中，它会大有用武之地，不少学者预言将来有可能会替代地面系统.
㈢观测参数及导出参数
TEM仪器系统的一次场波形、时窗范围、测道数和相对应的时间、仪器的原始观测参数和计量单位等，各厂家的仪器之间有所差别。尽管传感器（接收线圈）输入仪器前置放大器的都是感应电压V（t）值，多数用发送脉冲电流幅值归一化的参数：V（t）／I值，以μV/A作计量单位。
可以用V（t）／I式导出许多参数，例如视电阻率ρτ（以Ω·m计量）、视纵向导Sτ（以西门子S计量）、视时间常数λτ（以ms计量）、磁感强度B（t）（由(1-5)式取积分而得，
以pW／m^2计量）等。导出参数还不只这些，有可能找到更适用的参数，待读者去探索。
㈣时间域电磁法的特点和局限性
由于TEM是在没有一次场背景情况下观测二次场，相对于FEM等方法有以下几个方面的特点。
（1）主要噪声来自外界的天电和人文电磁场干扰，可以采用提高功率-灵敏度的方法增大信噪比，以展宽时窗（延长有用测道）提高探测深度，实现用较小的装置探测较大深度的探测目标。
（2）可使用同点装置工作，与探测目标有最佳的耦合，可以得到形态简单和幅度较强的异常，探测深度大，分辨能力强，更适合于对深部目标的勘查。
（3）在高阻围岩条件，没有地形起伏引起的假异常；在低阻围区，地形、覆盖层等地质噪声（假异常），从多测道的观测结果中易于识别，能与深部目标的响应相分离。
（4）相对于FEM、直流电法而言，对测地布点的要求可以放宽。野外工作既快又简单，工作效率高。
（5）相对于FEM及直流电法，穿透和分辨低阻覆盖能力强，无高阻屏蔽现象。
（6）可处理绘制的图件花样多，反映地电体的信息丰富。
但是，TEM总归是基于地电体之间电阻率差异的有源测量方法，有它的局限性。首先，
要求足够强的供电电流，尤其是在探测深部目标时所要求的设备较笨重、装置大，野外劳动强度大，工效低。噪声干扰往往使晚期测道利用受限制，影响了对深部目标的探测能力。异常具有多解性，量化解释水平低，尚不能适应需要。因此，有许多问题有待探索和研究。
二.
TEM异常规律
㈠瞬变电磁场的时间特性
对于板状体，
不同纵向电导S值板状导体异常响应时间谱曲线的衰减速度与S值大小有关，各曲线的后支符合指数函数衰减规律，即绘于单对数坐标纸上的曲线成一直线；但是，各个曲线直线段的起始时间并不一致，
S大者的起始时间将晚于S小者，可见，对时间谱曲线早、中、晚期的划分不能按具体的时间来分。
对于局部导电体有类似规律,对于球、柱等，
不同类型地质体瞬变电磁场的晚期响应随时间衰变规律不相同：
（1）局部导电体：
（2）均匀半空间：
（3）导电覆盖层：
（4）磁性体： ，m=1.1～1.7
那么，
绘于双对数坐标纸上的时间谱将有明显的差异。图8-4为不同类地质体上异常响应的时间谱示意图，由图可见，由于（2）、（3）、（4）类地质体上的响应是按幂函数规律衰变，在双对数坐标纸上呈不同斜率的下降线段。按指数规律衰减的响应的曲线，则呈另一类型的曲线，我们通常称之为“局部导电体类型”，在图8-1（b）中此类曲线更为典型。
****
应用软件演示****
㈡同点装置异常的剖面曲线特征
1. 从计算机模拟看：球、柱、板状体剖面曲线特征。
2. 从计算机模拟看：从水平板比较一下两种装置剖面曲线特征的差异。
3. 从计算机模拟看：地形影响演示。
㈢大定源装置异常的剖面曲线特征
1.
从计算机模拟看：不同倾角的板。
2.
从计算机模拟看：不同位置的板。
3.
从计算机模拟看：围岩及覆盖层的影响。
4.
从计算机模拟看：X、Y分量的利用。
①
X分量主峰对应目标的中心，两个交零点对应目标的范围。
②
Y分量对目标的侧伏角、倾角，以及边缘等反应“敏捷”。
③
Y分量对目标倾角的响应要比Z分量“敏捷”，异常与目标的对应关系优于X分量。
这些特征在中心回线装置的曲线上更为突出。通常由于X、Y分量所接收到的信号较弱，受到干扰的电平高于Z分量，限制了它的应用。
④
②
X分量主峰对应目标中心，两个交零点对应目标的范围。
分量主峰对应目标中心，两个交零点对应目标的范围。
三.
瞬变电磁测深方法
㈠计算视电阻率的定义式
均匀半空间的瞬变电磁场的计算公式(2-5a)—(2-9)
可见，瞬变场与ρ、t等之间有很复杂的函数关系。与直流电阻率法相类似，TEM法中计算视电阻率（以ρτ表示）的转换公式仍然需要依据均匀半空间上的瞬变电、磁场的表达式。但是，TEM场与大地电阻率之间的关系复杂，不可能给出简单的关系式子，只好利用取极限条件下的瞬变电磁场表达式，推导确定ρτ的简化公式。所谓极限条件是指取τ/r→0和τ/r→∞的条件，前者称为早期（或远区）条件，后者称为晚期（或近区）条件。
1.
磁偶源晚期ρτ定义式
(2-32)、(2-33)分别给出磁源情况下，测量电场、磁场的晚期表达式。用椄收线圈观测时，用(2-33)式。在使用重叠回线的情况下，M=
qI ，q=LL，公式（2-33）可改写为
中心回线情况下，公式（2-33）可改写为
2.
适用于全期的ρτ计算方法
使用早、
晚期定义的ρτ，虽然计算方法很简单，但是最大的缺陷是在不满足极限条件下ρτ曲线并不收敛于均匀大地的电阻率，并且曲线也较为复杂，若不加以改进，将影响到TEM探测方法的探测能力。为此，有必要使用适用于全期的ρτ计算方法。计算方法有多种，值得指出的是，不管用哪种方法计算，仍是从均匀半空间情况出发推导出的视电阻率。实际上，二层、三层……都能从理论计算定义各自的全域的电阻率曲线，与上述计算的结果必然有误差。不过，上述计算的曲线相对于晚期曲线，避开了畸变段，看起来就直观多了；在视深度计算及反演计算中起到提供初始参数的作用。因此，实际工作中仍然用这种计算方法。
使用现行设备从感应电压换算的视电阻率问题甚多， 除了存在上面叙述过的问题外，
还有随装置缩小而偏小的问题，存在假异常等问题，这个问题在下面的章节中再讨论。
㈡ Sτ参数测深方法
1.
导电薄层等效代换多层断面的原理
在直流电测深方法中，为了简化对于多层断面的解释方法，引入了“代替层”的概念。在瞬变电磁测深方法中，如图10-16所示，引入了等效导电薄层，其目的同样是为了简
化对于多层断面的解释方法。
在第2章中已阐明，层状大地中的感应涡流环将随时间而向下、向外扩散衰变， 因此， 对于某个时间ti有相对应的探测深度hi，
在该深度范围内岩层的总纵向电导为Si。那么，
对于这样的断面，可以用位于深度为hτi，并且纵向电导值Sτi=Si的导电薄层加以等效。显然，Sτ、hτ值是时间t的函数，其计算Sτ公式可以利用第2章中已列出的确定水平导电薄板的S的公式，求hτ最好用公式（8-17）计算。
, ρτ用于全期的ρτ计算方法计算.
2.
Sτ(t)曲线的特征
3.
Sτ（hτ）曲线解释方法（结合实例）
㈢最小、大探测深度的估算
F.Kamenetsky（参考文献［10］主编者）和Chr.Oelsner通过分析了单匝重叠回线等效回路的暂态过程，得出线圈感应信号的理论表达式，计算了10
m×10 m～40 m×40 m回线的瞬变信号U（t），以及不同介质电阻率情况下的V（t）响应曲线。引入最早可被利用时间t*
的概念、最晚可被利用时间t**，依它来估算瞬变电磁能探测的最小深度h*、最大探测深度h**，并给出了估算结果。
1.最小探测深度的估算
浅层勘察要求TEM在早期时窗内采样，但是，发送线圈和接收线圈本身都有一个固有的过渡过程，在早期它的信号要比有用信号大得多，将影响对浅层的探测。TEM的最小探测深度决定于这种干扰的延续时间，或有用信号与这种干扰信号的比值。
最早可被利用时间t* 与回线大小及大地电阻率有关，其数值见表10-10a。
表10-10a
l、ρ与t*的关系
|
ρ/（Ω·m）
1 3.2
10 32
100
|
框大小/m
|
t*
|
10×10
|
1.7 2.0
2.4 2.7
3.4
|
20×20
|
3.3 3.8
4.3 5.0
6.3
|
40×40
|
7.1 7.5
8.4
9.7 11.2
|
最小探测深度与最早可被利用时间t* 关系为
（10-33）
式中h*、t* 分别以m、μs 量计，其数值见表10-10b。
表10-10b
l、ρ与h*的关系
|
ρ/（Ω·m）
1 3.2 10
32
100
|
框大小/m
|
h*
|
10×10
|
1.3 2.5
5.0 9.4
18.4
|
20×20
|
1.8 3.5
6.6 12.6 25.2
|
40×40
|
2.7 5.0
9.2 17.6
33.5
|
2. 最大探测深度的估算
最晚可被利用时间t**决定于信噪比，假设最低的可分辨电压定为10μV／A，可以从晚期视电阻率的定义式推得
（10-34）
式中: l为回线边长之半，其数值见表10-10c。
表10-10c
l、ρ与t**的关系
|
ρ/（Ω·m）
1 3.2
10 32
100
|
框大小/m
|
t**
|
10×10
|
754 375
189 94
84
|
20×20
|
2287 1138
578 286
147
|
40×40
|
6932 3450
1741 866
437
|
仍利用公式（10-33）可以得到最大探测深度h**， 其计算公式
（10-35）
计算结果见表10-10d。
表10-10d
l、ρ与h**的关系
|
ρ/（Ω·m）
1 3.2 10
32
100
|
框大小/m
|
h**
|
10×10
|
28 35
44 55
69
|
20×20
|
48 61
76 96
121
|
40×40
|
83 105
132 166
209
|
显然，这是在简化了的理想条件下推导出来的结果，即激励场是阶跃波，没有考虑关断波形等的影响；线圈是单匝，没有考虑多匝的情况；考虑使用的仪器为加拿大PROTEM
等条件。实际情况要复杂些，这些数据仅供参考，引用这些资料的目的在于让读者从定性角度去了解上述关系，例如回线边长与h*、h**的定性关系等。
请读者注意，公式(10-26)中的δTD是在均匀大地情况下的扩散深度，
，以m为单位，t以ms为单位。把δ定义为探测深度，得到确定H的公式 。τ=2πδTD，通常称为扩散参数τ。可以证明，
对于任意时间t的地下最大瞬变电场是位于δTD深度。
公式（2-20）中的d是“烟圈”扩散深度， 。计算均匀半空间的瞬变电磁响应时， 可以把“烟圈”看作为一系列的二次发送线圈。
便是文献中用来估计瞬变电磁测深法探测深度的两个式子。显然， 这种推导完全避开了目标层参数对探测深度的影响，
只能用作粗略地估计探测深度。
㈣ 计算机反演概述(应用软件演示)
四.
钻井中观测的装置(从计算机模拟看)
五.
观测系统的三种效应
㈠关断效应
瞬变电磁法中，所发射电流的波形由于受回线
L、C、R的影响，发射电流(激励场)切断总是需要一段时间，如图所示，其变化范围一般为5~500μs。加了泄放电路后，成为“斜阶跃波”。因此，感应电压V(t)不是理想阶跃关断时那样的δ(t)函数，若忽略这种影响，则必然会给立足于以理论响应为基础的反演结果带来误差，因而必须对这种关断效应的规律及改正方法加以讲解。
观测到的波形
影响规律:
（1）畸变段主要出现于早、中期曲线段，随着时间的后延，各个tof值的曲线收敛于tof→0的曲线。
（2）畸变程度取决于tof/τ比值（对于三度导电体，τ表示导体的时间常数；对于层状大地，τ表示电磁场的扩散参数）。一般地说，当tof/τ<1以后，畸变渐渐消失。
（3）受畸变的观测值比正常值大或小取决于采样零时刻点的选择。一般地说，当选在电流关断时间的终点时，将使观测值低于正常值，相应地将使视电阻率ρτ值偏高；当选在关断时间的起始点时，观测值将大于正常值，相应地将使ρτ值偏低。图1-7及图1-8属于前种情况。
（4）tof值也决定于仪器的关断性能、发送回线尺寸及发送电流大小，可以使用下式作粗略地估算：
tof≈[L/R]ln[2V/(V+1.5)
式中： L为发送回线的电感，对于单匝回线 (以mH为单位),
a、b分别为回线的边长；R为回线的电阻；V为加于回线的电压；tof以μs为单位，一般在nμs到n·100μs之内。
㈡接收线圈固有的过渡过程
接收线圈是由一个由电阻、电感和电容相组合构成的电路，当突然断开或接通加入电路中的电源时，这个电路中的电流将从原来的状态向着新的稳定状态变化，这种变化过程不可能瞬时内完成，中间存在一个过渡过程。显然，使用接收线圈观测二次场时，接收线圈本身将存在一种固有的过渡过程，它有可能干扰正常观测，必须弄清楚其规律，以便在实际观测信号时加以避开或抑制。而由于接收线圈具有分布电容，所以在斜阶跃电流下降期间(感应段)及终止后(衰减段)的一段时间内，一次场和二次场感应的电动势将对此电容充、放电，形成过渡过程。从而在衰减段，叠加了一次场和二次场的干扰电动势。因此，从接收线圈的角度来考虑，就是要缩短线圈的暂态过程。
1. 一次场在接收线圈中的过渡过程
接收线圈所输出的信号必然会发生了畸变，但在 K=1
(临界阻尼)时，可保证输出信号有较小的畸变，能够得到输入信号合理的输出响应和较平坦的频率响应。通过调节匹配电阻 RT
可以使传感器工作在临界阻尼状态。要得到最快的频率响应，都要求时间系数τ = 2π LCα 尽可能的小，即要求线圈的电感L和分布电容 C
尽可能的小。
一次感应电压 V1与关断时间有关，关断时间越小，一次感应电压
V1幅值越大，激发能量越大；在感应段，充电时间短，达到的V1大；在衰减段，分布电容开始放电，放电时间也较长。当关断时间变大时，一次感应电压
V1 幅值变小，在感应段的充电时间变长，充电达到最大值 V1 (tof)变小；在衰减段，分布电容从 V1
(tof)值开始放电，放电时间变短。对于采用同一个线圈接收，阻尼系数固定，V1
(t)上升速度和衰减规律一致，区别在于使用不同供电电流时的V1幅值不同。
2. 二次场在接收线圈中的过渡过程
过渡过程的影响主要表现在两个方面：
①有效的最早取样时间变大，致使勘探盲区变大。由于过渡过程的存在，早期取样时刻的感应电压发生畸变，以致可用数据的最早取样时间tmin
不能从零开始，因此，有效勘探不能从地表开始。
②由于早期瞬变信号叠加了一次场的过渡过程，比真实的瞬变场值变小(相对于tof→0)，计算视电阻率值偏大。
可以通过两种方法提取全程瞬变二次场，一种是将实测的感应电压转换为磁场后，再减去电流变化产生的一次场；另一种是求取电流关断期间一次场的变化率，用实测的感应电压减去一次场的变化率。
㈢电磁噪声
通常情况下，深部地质目标的瞬变电磁响应被淹没于噪声之中， 研究电磁噪声规律有着重要意义。例如在瞬变电磁测深中，
人们最关心的是探测深度问题，在采用中心回线装置的情况下，极限的探测深度可近似地由下式确定
式中： M为发送磁矩；ρ为大地的平均电阻率；Rm为要求的最低限度信噪比；N为平均噪声电平；乘积RmN为最小可分辨信号电平。
为了提高探测深度，除了提高发送磁矩之外，降低最小可分辨信号电平也是重要途径。显然，后者更为经济实用。因此，在研制仪器系统时，对于抑制电磁噪声干扰以降低最小可分辨信号电平作了相当大的努力。
在瞬变电磁系统中，干扰噪声主要来自外部的电磁噪声，其中主要是天然电磁场噪声及人类文化设施的噪声（以下称人文噪声）。这些外来电磁场具有很宽的频谱范围，它包括了从0
Hz的地磁场到GHz的高频磁场。但是，一般的电磁系统的工作频率范围约为nHz至n×10kHz，高于此范围内的干扰噪声将被仪器中的低通滤波器滤除。
六. 资料处理及图示
资料处理、图示及解释流程
㈠常用于资料处理方法
1.
滤波法
2.
视电阻率的计算
3.
视纵向电导及视探测深度的计算
4.
磁场B(t)值的计算
㈡图示应用软件演示
按《原理》附录2的顺序演示软件。
