T/CI 927-2025 扩频激电法技术规程

《扩频激电法技术规程》(T/CI 927-2025) 主要内容的详细总结：

​文档名称：​​ T/CI 927-2025 扩频激电法技术规程 (Technical specifications for spread-spectrum induced polarization method)
​归口单位：​​ 中国国际科技促进会
​起草单位：​​ 长沙巨杉智能科技有限公司、中南大学等数十家单位
​主要起草人：​​ 陈儒军、姚红春等

​核心目的：​​ 规范扩频激电法在矿产资源、水文、工程、环境、灾害地质、考古等勘查领域的技术设计、仪器设备、野外工作、资料处理与解释、成果报告编写等环节，推动该方法的应用与普及。

​主要内容：​​

1. ​范围 (Scope):​​
   • 规定了扩频激电法工作的应用条件、技术设计、仪器设备、野外工作、资料整理与解释、成果报告编写等要求。
   • 适用于探测与周围介质存在电性差异的目标体（矿产资源、水文地质体、工程地质问题、环境污染物、灾害地质体、考古目标等）以及区域地质调查（划分地层、岩体、构造、蚀变带）。
2. ​规范性引用文件 (Normative References):​​
   • 引用了GB/T、DZ/T系列标准，涉及地球物理勘查符号、GNSS测量、图式图例、时间域/电阻率剖面/相位激发极化法技术规程、物化探工程测量、岩矿石标本物性测量、地球物理勘查基本术语等。
3. ​术语和定义 (Terms and Definitions):​​
   • 在DZ/T 0391基础上，定义了扩频激电法特有的关键术语：
     • 扩频信号 (Spread spectrum signal): 伪随机m序列信号，能量集中在等间距线性分布的主频频点上。
     • 扩频激电法 (Spread spectrum induced polarization method): 向地下供入扩频电流，观测电位差和供电电流，计算多个频率的视电阻率、视频散率、视相位和视扩频相位 (Spread spectrum phase) 以探测地下介质电性变化的方法。
     • 基频 (Fundamental frequency): 扩频信号中最小的主频频率。
     • 阶数 (Order): 决定主频点数量（N=2^(k-1)）的参数。
     • 频率融合 (Frequency fusion): 将多个主频融合增强信号能量、提高信噪比的方法。
     • 极距组合 (Electrode spacing combination): 组合阵列通道增加信息量、提高反演精度的方法。
     • 中间梯度装置 (Gradient array), 通用偶极-偶极装置 (General dipole-dipole array), 通用三极装置 (General pole-dipole array), 通用四极装置 (General quad-pole array): 定义了扩频激电法的主要采集装置及其特点（允许隔离系数为实数）。
     • 采集点 (Acquisition point): 唯一对应一组A、B、M、N位置的虚拟点位。
4. ​符号 (Symbols):​​
   • 规定了文档中使用的符号含义（如A, B, Mx, MN, AB, OB, h, Ki, N, ε, m, cpj, ρj），其余符号遵循GB/T 14499。
5. ​应用条件 (Application Conditions):​​
   • 开展工作的前提条件：勘探目标与围岩电性差异明显；目标体在地表能引起可测异常；异常能从干扰背景中分辨；具备工作地形和接地条件；目标体深度<2000m。
6. ​技术设计 (Technical Design):​​
   • ​资料收集:​​ 人文气象交通、地形地貌、干扰源、地质/物探/化探/钻探资料、岩矿石电性参数等。
   • ​野外踏勘:​​ 核实工作条件、干扰源、已有资料；采集测量岩矿石标本电性；评估测线可行性。
   • ​方法有效性分析:​​ 基于邻区资料、物性参数、正演模拟、野外试验和踏勘结果分析有效性。
   • ​主要装置选择 (关键附图):​​
     • ​中间梯度装置 (图1):​​ 规定了AB距、MN距（AB/300 ≤ MN ≤ AB/30）、观测范围（中部AB距2/3或1/3内）、重复观测要求、旁测线距离（≤ AB/5）、供电线布设要求及装置系数Ki计算公式。

        

     • ​通用偶极-偶极装置 (图2):​​ 规定了供电极距a、接收极距c、测点数(x-1)、最大收发电极距b（需满足 b ≥ (4×h - a - (2×x - 1)×c)/2 ）、装置系数Ki计算公式。

        

     • ​通用三极装置 (图3):​​ 规定了接收点布设要求（测线长度≥1.5h）、移动供电点A布设要求（最大AMx≥3h）、无穷远B点布设要求（OB≥3h或≥8h）、短测线划分、供电点间距（测线内2c/线外4c）、装置系数Ki计算公式（含/不含B点）。

        

     • ​通用四极装置 (图4):​​ 规定了接收点布设要求（测线长度≥1.5h）、供电点A/B对称布设（最大AB≥6h）、供电点间距（测线内2c/线外4c）、装置系数Ki计算公式。

        

   • ​扩频参数选择:​​
     • 基频选择: 综合考虑信噪比、目标体频谱响应、异常衬度，常用1/16 Hz。
     • 阶数选择: 考虑干扰、岩矿石频谱，确保高信噪比和区分能力，常用5阶。
     • 融合频率数选择: 干扰大时使用，每个组合频率融合m个主频，组合频率数Nd=N/m，需≥2，常用4。
   • ​测区与测网布设:​​
     • 测区范围: 依据地质条件和目标确定，保证背景场和异常完整性，包含已知信息点，边界规整。
     • 测线及测点设计: 测线垂直目标体走向；与已知剖面重合；点线距满足刻画目标体要求（点距≤2倍目标体宽度，线距≤目标体走向长度）；测点/线号自西向东、自南向北增大。
     • `比例尺和测网密度 (表2, 表3):​**​ 规定了常用比例尺（1:25k, 1:10k, 1:5k, 1:2k）对应的线距和点距范围，以及普查/详查要求的最少测线和测点数。
   • ​工作精度确定 (表4):​​
     • 精度分I、II、III三级，依据勘探任务和干扰情况设计。
     • 核心指标：视电阻率均方相对误差（I:1.0%, II:3.0%, III:6.0%）；视扩频相位均方误差（I:3.0mrad, II:10.0mrad, III:20.0mrad）。
     • 可分区设计或放宽精度，需在设计书中明确。
   • ​设计书编写:​​ 规定了设计书应包含的详细内容（前言、地质地球物理特征、工作部署、方法技术要求、组织管理、经费预算、质量安全保障、预期成果）。
7. ​仪器设备 (Instrumentation and Equipment):​​
   • ​选择:​​ 根据任务和条件选择型号数量，优先阵列式同步采集；系统需稳定安全（发送）、灵敏低噪抗干扰（接收）。
   • ​性能指标要求:​​
     • 采集系统整体: 无线分布式阵列实时采集监控；扩频信号发送检测；实时计算显示多频点参数；接地电阻测量；多极距组合；多频融合。
     • 接收机: 低本底噪音（<10 nV/√Hz@0.1Hz）；高分辨率（<0.5μV）；高相位精度（<0.5mrad@0.1Hz）；GNSS同步精度（<40ns）。
     • 发送机及直流电源: 支持扩频波（频点数>3）；频宽（1/256Hz~1Hz）；GNSS同步（<40ns）；恒流恒压（波动<1%/10min）；可调压流；保护功能；功率要求（P≈10×h W）。
     • 电流站: 无接触霍尔测量；精度（<1%）；相位精度（<0.5mrad）。
     • 供电线缆: 耐磨、高绝缘（≥2MΩ/km@500V）、低内阻（≤10Ω/km）、足够截面积（S≥I/10 mm²）。
     • 供电电极: 移动电极（铜/不锈钢棒，300-400mm长）；固定电极（铜板/铁丝网/铝箔）。
     • 辅助工具: 万用表、兆欧表（测量AB电阻）。
   • ​使用与维护:​​
     • 一般要求: 按说明书操作；建档管理；存放环境要求（通风干燥）；运输检查；电池维护；故障检修校准。
     • 接收机: 防信号过载；与供电电极距离（≥5m）；防暴晒淋雨；插件维护。
     • 发送机与直流电源: 启动流程（电流从0开始）；不超限工作；通风避雨遮阳；绝缘放置。
     • 不极化电极: 极差（<3mV）；内阻（<200Ω）；使用后保湿（饱和盐水）；使用前检查；连接处防氧化。
     • 供电电极: 使用前打磨检查；存放阴凉干燥。
     • 线缆: 存放阴凉干燥；使用前检查氧化和外观；漏电检查（绝缘电阻R_D≥2/D MΩ）。
     • 发电机: 运输卸电池放油；专人维护（换机油）；避免超负荷。
8. ​野外工作 (Field Work):​​
   • ​准备:​​
     • 技术准备: 明确任务、学习设计规范。
     • 仪器准备: 备齐设备工具记录表；室内检查维护（功能、通断、打磨）；仪器一致性测试（开工前、后必做）：在干扰小区域布点，所有仪器依次测量，计算各通道视电阻率均方相对误差mi和视扩频相位总均方误差εi，需满足表5要求（mi≤1.0%, εi≤3mrad）。
     • 日常施工准备: 检查设备携带；现场检查导线通断和绝缘电阻；设备提前开机定位。
   • ​接收系统布设:​​
     • 接收电极: 必须使用不极化电极；位置偏差（≤1%极距）；允许有限偏移（沿测线≤0.5极距，垂直≤min(0.5极距, 0.5线距)）；避开不良接地点；接地电阻（<5kΩ，特殊地貌≤10kΩ）；挖坑、埋设要求（稀泥插入、干土压实）。
     • 接收线缆: 注意方向（小测点近仪器）；通道对应关系；及时连接测量接地电阻；允许导电线延长。
     • 接收仪器: 从控制端由近及远摆放；保证GNSS锁定（可先锁定后移回）；天线架高保证通信；接上线缆开机检查状态；必要时架设中继站。
   • ​发射系统布设:​​
     • 供电线: 避开人车密集区；跨越障碍物处理；远离测量线（≥20m）；检查维护；避免紧绷；供电线架影响测试（满负载接入前后相位差>1mrad需放开线缆）。
     • 移动供电电极: 使用铜/不锈钢棒；允许偏移（三/四极装置：垂向≤L1/10, 沿测线≤L2/2；偶极装置：沿测线≤L3/10）；数量要求（接收线缆内≥10根，外≥40根）；均匀布设（间距< LAB/20）；深打浇盐水；挖坑搅拌降阻。
     • 固定供电电极: 使用铜板/铝箔/铁丝网；允许偏移（B点≤5%垂距，中梯A/B点≤5%AB距）；多金属片并联埋设（坑深≥30cm, 坑间距≥20cm, 分布均匀）；数量由电流和接地决定（分组测量接地电阻Rd，总电阻≈Rd/2）。
     • 直流电源及发送机操作: 断电连线；正负对应；非操作人员远离；电流为0时停发检查。
   • ​数据采集:​​
     • 采集流程: 检查接收机状态→测量接地电阻自然电位→检查发送机AB电阻→通知人员远离→启动发送机→启动接收机→填写班报、实时监控误差→误差合格后停采→停止发送→通知跑极换线→完成换线后继续。
     • 采集要求: 实时监控误差，满足设计精度且所有通道合格（叠加≥3次）或采集满20min可停采；数据不佳时利用附录C方法改善；供电点在接收线缆内时防通道饱和（补采小电流）和识别电极断开（相位反相）；断电后确认安全（电压<36V, 电流0A）再移动电极；供电前必须确认。
     • 班报记录: 规定记录表内容（测区、时间、人员、仪器、参数等）；书写要求（铅笔正楷清晰）；错误修改方式（划改）；分装置分日期记录；记录干扰源、特殊地形及异常情况。提供参考格式（附录D）。
   • ​资料整理:​​ 当日检查归档；矫正偏移电极位置（备份原始数据）；导出数据成图（拟断面/平面等值线）检查异常。
   • ​日常验收:​​ 当日检查记录表（正确清晰完整签字）；当日数据整理成图核对异常；纸质记录拍照存档；电子数据备份；确认下载备份后删除仪器数据。
   • ​质量检查与评价:​​
     • 方法: 系统检查评价（不同时间、不同操作员）；检查点比例（面积≥3%，剖面≥5%）；异常区重点检查；结果记录统计报表。
     • 误差计算: 视电阻率用均方相对误差m（公式10）；视扩频相位用均方误差ε（公式11）。检查点总误差应≥设计精度（强干扰区可放宽至1.5倍设计精度），否则相应资料作废。
   • ​安全管理:​​ 安全教育；持证操作；按流程沟通（供电/停电）；线缆检查维护（绝缘包裹）；危险地段警示看守（城镇路口、供电点）；防雷雨；制定危险区域安全措施。
   • ​野外资料验收:​​
     • 资料内容: 班报表、仪器检查记录、电极坐标、测地误差统计、原始数据表、检查误差统计、实际材料图、工作小结等。
     • 原则: 符合设计要求及规范可验收。不予验收情况：伪造数据；测地不合格；仪器不合格；主要指标不达标。
9. ​资料处理与解释 (Data Processing and Interpretation):​​
   • ​资料处理:​​
     • 数据预处理: 配套软件完成。步骤：读入排序→频率融合（提高信噪比）→合并同点多次数据（留最优）→极距组合（提高信息量）→剔除畸变/大误差点→导出反演格式数据。
     • 频率融合: 将多个主频合并为组合频率的方法（原理见附录E）。融合主频数m根据干扰选择（干扰大则m大），常用m=4。组合频率数Nd=N/m，需≥2。
     • 极距组合: 合并相邻通道（从2倍到N倍极距）的方法。步长常为1倍极距（数据量大时可增加，但≤iL）。避免无效通道。
     • 数据反演: 要求反演电阻率和相位；用电阻率模型约束相位；输入≥2个频点数据；使用带地形及误差反演软件；合理设置网格节点层数；考虑数据质量控制迭代次数。
   • ​资料解释:​​
     • 定性解释: 分析电性异常特征，结合地质背景、物性、地形、反演拟合度、频点相似度、异常形态等筛选目标体引起的可靠异常。
     • 定量解释: 在定性基础上，利用特征连续性、频点相似度、地质资料等推断地下电性空间分布，确定异常体位置规模。
     • 综合解释: 综合地质、钻探、物探、化探等资料，将电性成果转化为地质属性和特征，提出异常验证建议。
   • ​图件编制:​​
     • 一般要求: 数据经验收合格；满足DZ/T 0069；清晰可辨；比例尺一致（可调整需甲方同意）；同区同参数图件色标一致、异常突出。
     • 主要图件:
       • 实际材料图: 测区范围、测点、检查点、标本位置等。地质底图或卫星底图。不同方法符号区分可辨。
       • 拟断面图: 视电阻率取对数值成图（等比间隔）；视扩频相位取线性间隔；色标间隔突出异常。纵坐标：三极装置用PA/5（PA为A点相对坐标）；四极装置用LAB/5（LAB为AB距）；偶极装置用PC/2（PC为AB中点C相对坐标）。
       • 反演断面图: 电阻率取对数值成图（等比间隔）；相位反演结果（常转为极化率）取线性间隔；色标间隔突出异常。横坐标为位置，纵坐标为深度。
       • 平面图: 视电阻率取对数值成图（等比间隔）；视扩频相位取线性间隔；色标间隔突出异常。坐标系优先CGCS2000（保密可用自定义，确保XY轴方向正确）。
       • 综合成果图: 包含电阻率、激电参数、地质简图、推断目标体。目的不同可增内容，确保重点突出、元素清晰。
10. ​成果报告编写 (Compilation of Final Report):​​
    • 编写要求: 基于验收合格数据及公开资料；项目过程中同步编写；按时完成；层次分明、重点突出、逻辑清晰、内容翔实、推断有理有据、结论客观；图件附表规范清晰。
    • 主要内容: 序言（背景、任务、范围、条件）；测区地质及地球物理特征；工作方法技术与质量评价；解释推断；结论与建议；附图附表。未尽事宜执行DZ/T 0070, 0073, 0281。
11. ​附录 (Appendices):​​
    • ​附录A (规范性): 标本电性测量要求​
      • 原理图（图A.1），测量原理（R=U/I, ρ=R×S/L）。
      • 技术要求：标本形状尺寸（柱状/立方体）；表面要求；浸泡密封；溶液电极（饱和CuSO4, 铜片）；渗透片（素陶板）；接触材质（海绵）；测量要求（频宽0.01-1000Hz, 密度≥5点/10倍频）；拍照存档；小电流（≤0.1mA）；重复测量重点标本；遵循DZ/T 0368。
      • 仪器要求：高输入阻抗（≥10¹²Ω）；宽频带（0.01-1000Hz）；自动扫频可控；高精度（相位<0.1mrad, 振幅<1%）；宽量程（10⁻¹-10⁹Ω）。
    • ​附录B (资料性): 扩频激电法勘探应用流程​
      • 以一个假设案例（2km剖面，1000m深，点距40m，1/16Hz基频，5阶，GS2IP系统）说明：装置设计（通用三极）、接收点布设（表B.1）、供电点设计（B点坐标，A点跑极坐标表B.2）、数据采集流程、数据处理（SipProc软件，4频融合）、数据反演（ZondRes2D/3D软件）、资料解释流程。
    • ​附录C (资料性): 数据采集质量改善方法​
      • 提高信噪比：增大电流（最优）；阵列同步去噪；延长采集时间；避开强干扰时段；改变装置（信号强度：四极>三极>偶极）；用更高基频；增加融合主频数m。
      • 减小电磁耦合干扰（负值问题）：供电/测量线拉开距离（>20m）；交叉点垂直；用更低基频；改变装置（耦合强度：偶极<三极<四极）；避免雨后作业，绕潮湿段。
      • 减小接地电阻：增加电极数量；打磨氧化电极；浇盐水扩大接触面；加深电极；选择良好接地位置；碎石/基岩区覆土浇盐水再打电极。
    • ​附录D (资料性): 扩频激电法野外记录表参考格式​
      • 提供了四种主要装置（中间梯度、通用偶极-偶极、通用四极、通用三极）的野外班报表参考格式（表D.1-D.4），包含需记录的关键信息。强调关键参数（接地电阻、电位等）若未存电子数据则需添加在记录表中。
    • ​附录E (资料性): 扩频激电法原理​
      • 简介: 基于扩频通信理论，无线分布式阵列采集。特点：小电流大深度；信息量大（>10倍常规）；效率高（复杂地形1km深度效率>10倍常规）；频域分辨率高（2倍常规），利于矿与非矿区分。
      • 施工装置: 常用中梯（面积性）、通用偶极/三极/四极（剖面测深）。信号强度：四极>三极>偶极；耦合影响：偶极<三极<四极。推荐通用三极。可分段测量合并反演。
      • 扩频信号 (图E.1)：伪随机m序列（含-A, +A电平）。能量集中在线性等间距主频点（fi = f1 × i）。主频数 N=2^(k-1)。常用5阶（N=16）。基频f1范围：1/256Hz~1Hz（2^n Hz）。基频高抗干扰强但耦合强，基频低反之。

         

      • 扩频参数计算: 核心流程：
        • 傅里叶变换电压/电流时序，抽取主频频谱值Uij, Iij。
        • 计算各主频复电阻 Rij = Uij / Iij。
        • 频率融合：计算组合频率值fj_com (公式E.2)；计算组合频率复电阻Rj_com (公式E.3)。
        • 计算组合频率视电阻率ρj = |Rj_com| * K (公式E.4)，其相位φj_com即为视相位。
        • 计算视频散率PFEj (公式E.5)。
        • 计算视扩频相位CPj = φj_com - φ(j+1)_com * ln(r) / ln(r) + Δφ (公式E.6, E.7, E.8)，其中r = f(j+1)_com / fj_com。Δφ用于处理±1000π相位模糊。
        • 近似计算视极化率ηj ≈ CPj / 10 (公式E.9)。
        • 通过分析多个组合频率的ρ, φ, PFE, CP, η在频域的变化规律区分矿与非矿。
      • 极距组合: 将相邻2到N个通道组合（图E.2），生成不同极距（1倍, 2倍...N倍）的新测点数据，增加中深部信息量。步长常为1倍极距（数据量大时可增加）。避免无效通道。

        
        (注：原文此图标签与图E.1重复，此处按描述应为极距组合示意图) 

12. ​前言 (Foreword) 重要信息:​​
    • 目的意义: 填补扩频激电法技术规范空白，规范项目设计、实施、验收，推动应用普及。
    • 相关专利说明 (关键):
      • 声明符合本文件时，可能涉及专利：CN202211105664.5（地质勘探方法、装置、数据采集系统及相关设备，涉及6.4, 9.1）和CN202310394021.5（一种利用扩频信号获取激电参数的方法、装置、介质和设备，涉及6.5, 9.1）。
      • 发布机构对专利真实性、有效性、范围无立场。
      • 专利权人（长沙巨杉智能科技有限公司、中南大学）承诺公平合理无歧视授权许可。
      • 表1列出了专利权人名称和地址。
    • 引言: 重申规范目的和应用意义。

​总结要点：​​

• 这是一份全面的、强制性的技术标准，详细规定了扩频激电法的全工作流程。
• ​核心创新在于使用扩频信号和阵列式同步采集，结合频率融合和极距组合技术，实现大深度、高效率、高精度、强抗干扰和高分辨率的探测能力。
• ​严格定义了术语、装置、参数​（基频、阶数、融合数、精度等级、装置系数公式）。
• ​对仪器性能​（接收机噪音、分辨率、相位精度、同步精度；发送机