作者及其學科組成員於2010年承擔了深部探測技術與實驗研究專項（SinoProbe）中的深部探測關鍵儀器裝備研制與實驗項目第二課題“地面電磁探測（SEP）繫統研制”（SinoProbe-09-02）的研究。在地質與地球物理研究所的組織下，學科組成員與電子學研究所、上海微繫統與信息技術研究所，空間科學與應用研究中心、聲學研究所、北京工業大學、吉林大學等單位人員合作完成了該課題的研究，本書基於相關研究成結而成，包括了發射機、接收機及傳感器的研制，數據處理軟件的研究和野外探測實例研究等多方面內容。

目 錄
第1章 緒言1
1.1 地面電磁探測的主要歷展1
1.2 地面電磁測深的實踐探索2
1.3 國內外儀器研制現狀3
1.3.1 國外儀器研制現狀及趨勢3
1.3.2 國內儀器研制現狀5
1.4 本書的宗旨7
參考文獻7
第2章 大功率電磁信號發射機9
2.1 大功率電磁信號發射機基本原理9
2.2 大功率電磁信號發射機的研制現狀10
2.2.1 基於勵磁方式的大功率電磁信號發射機10
2.2.2 脈寬調制DC/DC全橋變換器的大功率電磁信號發射機17
2.3 發射橋的軟開關設計19
2.3.1 吸收電容的選擇19
2.3.2 移相軟開關驅動20
參考文獻20
第3章 分布式電磁采集站22
3.1 采集站的構架22
3.2 微弱電磁模擬信號調理23
3.2.1 帶通正反饋高頻增益補償23
3.2.2 全差分運放電路24
3.3 信號采集與數據處理24
3.3.1 多接收機的同步25
3.3.2 數據抽取26
3.3.3 基於FPGA的DFT31
3.4 強干擾下微弱地面電磁信號處理34
3.4.1 環境隨機干擾的同步疊加34
3.4.2 基於梳狀濾波的工頻干擾35
3.4.3 尖峰干擾38
3.4.4 低頻1/f噪聲40
3.5 采集站性能測試與野外實驗 41
3.5.1 一致性測試43
3.5.2 與國外儀器的對比測試45
參考文獻47
第4章 電場傳感器49
4.1 勘探電場傳感器的發展歷程49
4.2 地面電極的原理與結構50
4.3 地面電極的信號調理51
參考文獻54
第5章 磁場傳感器56
5.1 磁傳感器發展歷程56
5.1.1 感應式磁傳感器發展歷程56
5.1.2 磁通門傳感器發展歷程57
5.1.3 超導磁傳感器發展歷程58
5.1.4 地面電磁測深繫統中的磁傳感器58
5.2 感應式磁傳感器的研制59
5.2.1 感應式磁傳感器原理59
5.2.2 感應式磁傳感器設計61
5.3 磁通門傳感器的研制64
5.3.1 磁通門傳感器原理64
5.3.2 磁通門傳感器設計67
5.4 高溫超導磁傳感器的研制69
5.4.1 高溫超導磁傳感器原理69
5.4.2 高溫超導磁傳感器設計72
參考文獻74
第6章 電磁數據預處理76
6.1 預處理流程76
6.2 去噪處理77
6.2.1 方法技術77
6.2.2 數值試驗79
6.3 地形校正81
6.3.1 基本理論82
6.3.2 數值試驗82
6.4 靜態校正86
6.4.1 靜校方法86
6.4.2 數值試驗87
6.5場校正91
6.5.1 基本方法91
6.5.2 數值試驗91
6.6 MT參數計算94
6.7 實測數據處理94
6.7.1 CSAMT勘探實測數據處理94
6.7.2 MT勘探實測數據處理96
參考文獻98
第7章 地面電磁數據正演模擬99
7.1 大地電磁二維正演99
7.1.1 大地電磁正演模擬理論99
7.1.2 大地電磁二維正演算例102
7.2 大地電磁三維正演104
7.2.1 交錯采樣有限差分法104
7.2.2 邊界條件108
7.2.3 解大型線性代數方程組的共軛梯度法109
7.2.4 三維張素的計算109
7.2.5 大地電磁三維正演算例110
7.3 可控源音頻大地電磁二維正演112
7.3.1 2.5數值模擬112
7.3.2 一次場計算115
7.3.3 邊界條件115
7.3.4 稀疏矩陣的CSR存儲115
7.3.5 共軛梯度方程求解117
7.3.6 其他分量求取117
7.3.7 2.5維CSAMT正演算例118
7.4 可控源音頻大地電磁三維正演120
7.4.1 CSAMT正演的基本方程120
7.4.2 有限長電偶源全空間一維數值模擬121
7.4.3 二次場計算的交錯網格有限差分法123
7.4.4 三維CSAMT正演算例127
參考文獻13

評論

地球電磁法（Electromagnetic method，簡稱EM）在資源探測，尤其是金屬礦探測中發揮著重要的作用，但長期以來我國電磁探測高端裝備大多從國口。為了地面電磁裝備的國產程，以便加快深部資源的開發利用，作者和課題組成員從2010年至2015年承擔了深部探測技術與實驗研究專項（Sinoprobe）中的深部探測關鍵儀器裝備研制與實驗項目（Sinoprobe-09）中的第二課題“地面電磁探測（SEP）繫統研制”（Sinoprobe-09-02），開展了裝備研發、數據處理、資料解釋等方面的繫統研究。為了使本書更加完整，作者在整理“地面電磁探測（SEP）繫統研制”課題成果的基礎上，也編人了作者及研究團隊以往的相關部分成果內容，形成頻率域天然源和人工源電磁法儀器研制、探測方法和探測實例的一體化內容。
本書先介紹了包括大功率發射機、分布式采集站、磁傳感器（感應式、高溫超導和磁通門傳感器）等方面的研制技術；然後介紹了電磁探測方法和軟件研究成果，具體包括：大地電磁法（MT）和可控源音頻大地電磁法（CSAMT）探測方法以及電磁數據正、反演處理軟件的研制；後介紹了SEP繫統在河北張北縣、河北康保縣、內蒙古興和縣曹四夭鉬礦、內蒙古阿拉善地區、黑龍江省三江地區等礦產測區的礦產資源探測結果，以及SEP繫統與我國市場上普遍使用的高端商用儀器繫統的生產性比對試驗結果。
全書共分十章。第1章、第10章由底青雲、王妙月編寫；第2章由劉漢北、真齊輝、底青雲編寫：第3章由王中興、張文秀、底青雲編寫；第4章由王中興、底青雲編寫；第5章由吳樹軍、底青雲編寫；第6章、第7章和第8章由王若、底青雲、王妙月編寫；第9章由底青雲、付長民編寫。全書由底青雲統稿，底青雲、王妙月、真齊輝、王亞璐、薛國強校稿。
由於本書編寫時間倉促，難免有疏漏之處，請讀者不吝指正！

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