PROTEM井下瞬变电磁仪(47HP)
加拿大Geonics公司是专门研制和生产时间域电磁仪的专业公司，共有近20种时间域电磁测量仪
，应用于各种不同目的和场合，在世界上享有很高声誉。该公司自1978年研制和生产瞬变电磁仪以来，
已更新换代多次，目前在市场上销售的PROTEM47、PROTEM47HP（井下探水系统），PROTEM57-MK2和
PROTEM67瞬变电磁仪占据着世界上该类仪器的很大市场份额。2003年至2007年4月，国内用户通过我公司
已订购9套PROTEM47，14套PROTEM47HP,20套PROTEM57-MK2和18套PROTEM67以及两套BH43-3钻井瞬变电磁
仪。Geonics公司的售后服务中心也设立在我公司。
PROTEM瞬变电磁仪的主要特点：
● 三分量同时观测，有30个观测道。● 关断时间短信息量大：关断时间是瞬变电磁仪的重要技术指
标之一，关断时间长，将失掉浅层信号，减弱二次场强度，直接影响探测效果。PROTEM47关断时间可短
至0.5μv.关断时间取决于发射机性能、发射电流大小和发射线圈尺寸。● 分辨率高，动态范围大：由
于瞬变电磁场从早期到晚期的变化幅度从n×105μv到0.nμv。达6个量级，所以要求信号分辨率和动态
范围都要高。PROTEM的信号分辨率为24位，系统分辨率为29位，动态范围达175dB。● 信噪比高：
PROTEM瞬变电磁仪采取多种措施提高信噪比，包括压制工频干扰，采用“聪明叠加”技术和提高重复率
等等。重复率是指1秒之内能发射多少个双极性脉冲。PROTEM的重复率为237.5HZ-0.25HZ，即4.2ms-
25ms,可选。因此它在30秒观测时间内可以发射14,250-2,400个脉冲信号和接收到同样多的瞬变电磁信号
。如果重复率为25HZ－0.416HZ，即40ms-24,000ms,它在30秒观测时间内仅能发射和接收到1,500个－
0.083个信号，也即在相同的观测时间内前者比后者的信噪比高10倍。● 观测装置灵活 ：瞬变电磁法
有五种野外观测装置，它适用于不同的勘探目标和深度。这五种装置是：①重叠回线,②中心回线,③偶
极④大定回线外，观测⑤大定回线内观测。前三种装置适合浅层勘探，后两种适合深层勘探。由于
PROTEM瞬变电磁仪采用发射和接收分离结构，所以除重叠回线装置外，它适合其它四种装置。但如果采
用发射和接收一体化装置，则仅适合重叠回线装置，当采用其它四种观测装置时，就必须把接收线圈中
的微弱瞬变场信号、用一条较长的信号电缆传输给接收机，从而带进不可预测的干扰。● 勘探深度大：
瞬变电磁法勘探深度H，由下式近似表达， H=0.55(Mρ/RmN)1/5
M=IS为发射磁矩（I为发射电流，S为发射线圈面积），ρ为大地平均电阻率值，RmN为取决于仪器信号比
和抗干扰能力的最小可分辨信号值。可见在S和ρ一定的情况下，勘探深度H取决于发射机的最大输出电
流I，而I又取决于发射机的最高输出电压。在浅层勘探时，发射磁矩M对任何型号的瞬变电磁仪都不是问
题；但在深层勘探时，由于要采用大面积（S）发射线圈，电阻值大，因此要获得大的发射电流I，就必
须应用高输出电压的发射机。PROTEM应用的大功率发射机TEM67和加强型TEM67，其发射电压高达150V和
240V，因此在大面积（S）发射线圈情况下，也能输出很大的发射电流值。如果发射机的最高输出电压只
有100V，那就很难用于深层勘探。● 稳定性高，工作温度宽：稳定性包括观测的重复性和仪器故障率
。PROTEM的观测重复性为100%，仪器故障极低。PROTEM工作温度范围为-40℃－+60℃，在任何季节，任
何地区均可顺利地进行观测；如果工作温度范围很窄，那就只能在合适的季节或合适的地区进行野外观
测。
二、PROTEM瞬变电磁仪主要应用领域
●在地面探测含水层，断层含水性，煤层结构和陷落住；
●在井下探测采区内部和外围以及掘进头前方的储水结构；
●探测良导性矿体埋深和产状，探测蕴矿构造；
●探测老窑及其含水性；
●工程勘探和环境勘探。
三、PROTEM瞬变电磁仪的类型
● TEM47，最大勘探深度150m，统称PROTEM47
● TEM57-MK2，最大勘探深度500m，统称PERTEM57● TEM-67，最大勘探深度1000m-1200m，统称
PROTEM67● 加强型TEM67,最大勘探深度2000m● TEM47Hp，井下探水，探测距离100m-120m，统称加强
型PROTEM47HP
● BH43-3钻井内三维瞬变电磁仪，可在2,000m深钻孔内工作，探测半径120m
四、PROTEM瞬变电磁仪性能和技术指标
1．PROTEM数字接收机它是上述六种瞬变电磁仪共用的接收机
图1 PROTEM接收机
PROTEM接收机具有24位瞬时分辨率，29位系统分辨率，270KHz 带宽，微秒级的30个采样门和XYZ三分量
同时观测等特点，是时间域电磁系统的最佳选择。技术指标：● 观测值：三分量感应磁场的衰减比，
nv/m2● 电磁传感器：空心线圈● 道数：用单道接收线圈顺序测量或用三分量接收线圈同时测量●
时间门：在两个量级时间轴上20个门测量，或三个量级时间轴上30个门测量● 信号分辨率：24位，包
括1个符号位，系统分辨率29位● 基本频率：0.3，0.75，3，7.0，30，75，285Hz（60Hz工频
时） 0.25，0.625，2.5，6.25，25，62.5，237.5Hz（50Hz工频时）● 积分时间：0.5，2
，4，8，15，30，60和120秒● 显示器：240×64点液晶显示● 数据管理：固态存储3300套数据，
RS232输出● 同频：参考电缆同步或高稳定性石英钟同步● 工作温度：-40℃—+60℃● 电源：12V
可充电电源，可连续工作8小时● 重量：15Kg● 体积：34×38×27cm
2．PROTEM发射机
图2 TEM47发射机
1）TEM47发射机 是最小、最轻便的发射系统，关断时间极短，可探测近地表异常。PROTEM47（PROTEM
接收机配以TEM47发射机）经常用于浅部几米到150m深的探测。在这种模式下，可用单匝5m×5m到100m×
100m发射线圈，关断时间可短至0.5μs，从而获得最高的浅表分辨率。也可采用多匝发射线圈。
TEM47采用参考电缆同步，可满足浅部探测对高精度同步的要求。无论在那种情况下，PROTEM47都使用高
频接收线圈。该接收线圈的带宽足以捕捉最早期的瞬态衰减信号。当PROTEM47用于剖面测量时，采用8匝
5m×5m移动式发射线圈，2.5A发射电流时，发射磁矩为500Am。在基频75Hz、20-30个测量门时，该模式
便成为最佳的浅部勘探的斯陵格兰姆电磁系统。技术指标：● 电流波型：偶极方波，正、负方波之间
可设置50%占空系数● 基本频率：30，75，285Hz，(60Hz工频时) 25，62.5，237.5Hz
，（50Hz工频时)● 关断时间：40×40m发射线圈，3A发射电流时，2.5μs● 发射线圈尺寸： 5m×5m
（8匝）到100m×100m（单匝）● 输出电压：0到9V连续变化，最大发射电流3A● 同步：电缆同步●
工作温度：-40℃—+60℃● 电源：12伏可充电电瓶，在2A输出时可连续工作5小时；加强型TEM47HP
供电电源为24伏或36伏，最大发射电流10A● 重量：5.3Kg● 尺寸：10.5×24×32cm
2) TEM47HP井下探水系统
TEM47HP是TEM47的加强型，是在TEM47的基础上加大发射功率，使发射电压高达36V，最大发射
电流达10A。TEM47HP主要用于煤矿井下或隧道开掘中的水情探测和断层探测。 由于井下空间窄小，
所以发射线圈是由绝缘材料做成带凹槽的、可调节角度的方形骨架（尺寸视巷道空间大小而定，一般为
1.5m×1.5m或2m×2m）,发射线圈嵌入凹槽之内。发射线圈匝数一般为80匝或64匝。发射线匝有效面积S
为180㎡或 256㎡。
技术指标：● 电流波型：偶极方波，占空系数50%● 基本频率：30，75，285Hz（功率传输线为60Hz
时） 25，62.5，285Hz（功率传输线为50Hz时）● 关断时间：取决发射线圈有效面积S
及发射电流A● 发射线圈尺寸：1.5m×1.5m(80匝)或2m×2m（64匝）● 输出电压：0－12V 24V或36V
● 最大输出电流：10A● 同步：电缆同步● 工作温度：-40℃—+60℃● 电源： 内置12V，外接
12V或24V● 重量：6公斤● 尺寸：43 x 25 x 25 厘米