在非硬架吊舱系统中[图4-23（d）],一般是将接收线圈拖在机后的吊舱中,吊舱由至少50m长的拖曳电缆与飞机相连。其优点是能克服接收线圈紧靠飞机时的噪声影响。但由于接收线圈不断改变其与一次场的耦合,以至无法测量实分量,故该系统仅测虚分量。显然不测实分量是一种损失。
图4-24 HDY-2型系统观测实例
1―含铜黄铁矿；2―灰岩；3―砂岩；4―花岗闪长岩；5―磁铁矿；6―矽卡岩；7―斑岩
图4-25 M-2型航电仪发射和接收线圈的几何关系及感应电压
我们知道,瞬变电磁法在时间上分离了H1和H2的测量,故可用于非硬架吊舱系统。这种吊舱系统的时间域航空电磁法则称为时间域吊舱系统航空电磁法。
M-2型航电仪是一种时间域吊舱式ZX耦合系统。在国外,相应有INPUT系统。M-2型航电仪的发射回线是七匝环绕在运-5机上的水平线圈。为了使发射回线面积尽可能大,线圈绕过翼尖和机尾呈三角形状,面积约为60 m2,峰值电流大于100 A,磁矩大于4200 A・m2及感应电压接收线圈放在吊舱中,其轴保持水平,并与飞行方向一致。当飞行速度为180km/h时,吊舱的正常位置是在飞机后100 m,并低于70 m,以保持发射线圈中心和接收线圈的连线与水平面成35°（图4-25）。在这一几何关系下,接收线圈正位于发射磁偶极子的变向线上,接收线圈处的一次磁场仅有水平分量,即接收线圈与一次磁场水平分量成最大耦合关系。在这种情况下,吊舱摆动引起的接收线圈与一次磁场及机身涡流产生的磁场耦合关系之变化不很显著。
然而,为了提高仪器灵敏度,需设法去掉机身感应场的干扰。吊舱摆动使接收线圈处的一次磁场和机身涡流场同颤绝步变化。故可利用变化的一次磁场来控制稳幅电路的增益,使由于吊舱摆动而产生的机身涡流得到稳定。由此可见,稳幅电路输出一个稳定的机身涡流的衰减信号,并被后续电路中一固定的补偿信号补偿掉。在高空补偿飞行中输出信号为零。
M-2型航电仪发射脉冲是宽度为1ms的半正弦波,其极性是交替变换的,如图4-25（a）所示。不同极性电流脉冲的间隔为2.6ms,周期为7.2ms,故基频为138.8Hz,只有奇次谐波。根据电磁感应原理,一次磁场在接收线圈中引起的感应电压为半余弦波。当地下没有导电物体存在时,不产生二次场,断电后的感应电压值为零,如图4-25（b）所示。当地下有导电物体存在时,断电后可观测到随时间衰减的瞬变电压曲线,如图4-25（c）所示。将此衰变电压分割为六段取样：0.2～0.4ms、0.4～0.6ms、0.6～1.0ms、1.0～1.4ms、1.4～2.0ms及2.0～2.6ms。
下面分析直立半无限良导薄板上M-2航电系统的模型实验曲线（图4-26）。其曲线特征是板的正上方有一主峰异常,如图4-26（a）所示。这时,接收水平分量的接收线圈与良导体耦合最佳,接收最大异常。在主峰前有一次峰,次峰的出现是由于发射线圈飞近直立板状体产生的。当发射线圈正处于直立板上方时,由于其间有零耦合,故有主、次峰之间的零值点。主、次峰的比值为10。
当“顺倾”飞行时（倾角在0°～90°之间）,异常曲线基本上只出现一个单峰,如图4-26（b）所示。当倾角大于90°（90°～120°）时,即“逆倾”飞行时,随着角度的增加,主峰逐渐减小,次峰逐渐增大,如图4-26（c）所闹颤示。
图4-26 在不同倾角良导板状体上 M2航电仪异常
（a）α＝90°；（b）α＝60°；（c）α＝120°
在实际工作中,不能将航空电磁法局限于直接找矿,否则,将束缚航空电磁法的应用范围。应当充分利用地壳中各种岩石间电阻率差异很大的这一客观事实,充分发挥它在构造和岩性地质填图中的作用。航空电磁法的“非矿”异常是较茄弯姿多的,它往往是构造和岩石电学性质的反映。这些资料可为地质填图提供有价值的物性依据。目前,在航空电磁系统测量中有较好反映的地质体有：石墨化岩石、黏土、蛇纹岩块、近地表的风化层、含水破碎带及断层剪切带等,它们均以低阻为特征。然而,像低品位矿床的斑岩铜矿和称为“体积岩石”的砂砾层、石灰岩等均显示高阻。
本项目重点
介绍充电法的基本原理和基本理论、自然电场的形成机理,并在此基础上通过案例讲解两种方法在地质找矿和水文地质工程中的应用。
思考题
1.何谓理想导体? 理想导体的充电电场的特点如何?
2.试绘出小型充电体旁边埋有大型良导电盲矿体时的地下电流分布状态和地面上的电位、电位梯度剖面曲线。
3.地下有两个很大的良导电脉状矿体,你怎样用充电法判断它们的下部是否相连?绘出地下电流分布的示意图。
4.试解释对水平柱状不等位体中心充电时,地面沿水平柱体的剖面线上电位极大值随充电体电阻率ρ2增大而增大的物理作用；说明ρ2改变对地下电流分布状态所引起的变化过程。
5.对良导电脉状体充电时,如果它旁边有一个高阻平行脉状体,地下和地面的电流场分布形态如何? 试绘图说明。
6.用哪些观测方法可检测动态导体的充电电场的变化?
7.充电法可用来解决哪些较特殊的地质问题?
8.何谓自然电场? 电子导体与离子导体自然电场的形成机制是否相同?
9.自然电场的成因是什么?
10.利用过滤电场可解决哪些特殊地质问题?
11.油气田上自然电场与金属矿上自然电场的形成机制有何不同?
12.离子导体产生的自然电场（过滤电场）有几种? 写出具体名称。