CN110376651B - 基于水平双极电流源的时频电磁装置及地球物理勘探方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于水平双极电流源的时频电磁装置，包括双极电流源发射设备和测量设备，双极电流源发射设备包括八组子双极电流源发射设备，每组子双极电流源发射设备均包括供电设备、分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点，正电极端点和负电极端点分别通过接地与供电设备形成回路，八个正电极端点相互靠近排列形成一个中心点，八个负电极端点以八个正电极端点排列形成的中心点向外径向辐射并环形设置，八个负电极端点和八个正电极端点均处于同一平面；测量设备的信号输入端与双极电流源发射设备的信号输出端连接。基于水平双极电流源的时频电磁装置可在地面发射信号达到地下、井中或水中垂直源的效果。

Description

基于水平双极电流源的时频电磁装置及地球物理勘探方法
技术领域
本发明涉及地球物理电磁勘探领域，具体来说，涉及一种基于水平双极电流源的时频电磁装置及地球物理勘探方法。
背景技术
地球物理勘探简称物探，它是指通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。其中，电磁勘探方法主要用于找矿、找水、找油气、构造勘探、工程勘察、环境地质调查等，这些电磁勘探方法向大勘探深度、高精度、多分量采集、多参数解释等方向发展。应用空间向空中(航空瞬变电磁、半航空瞬变电磁)、井中(井地、井间、地井)、海洋等各个方面扩展，采集多分量的电磁场、感生电动势等响应数据等。
对一个具有地下地质构造非常复杂情况下，这些新技术对勘探复杂构造介质时所起的作用越来越大。但当前主要应用的电磁勘探方法，如回线源(Nabighian,1979)、接地导线源(Kaufman and Keller,1983)等仍以浅表层或导电性不佳的背景中导电性能较好的目标体(如沉积金属矿、地下水等等)为主，使得电磁勘探方法的应用范围受到限制，亟须提高电磁方法对其它的导电性一般的地下目标体探测的分辨能力。
在现有文献中，时频电磁(TFEM)方法(何展翔，2013)是东方地球物理公司在长偏移距瞬变电磁(LoTEM)、激发极化(IP)、频率域可控源电磁(CSEM)等方法的基础上，集多种方法于一体，用一个接地长导线源作为激励源，激励连续正负方波，在大偏移距的测区测量远区电磁响应。当前的时频电磁法主要用于石油勘探的一种新方法(工作方法如图1所示)，采用类似大偏移距地震勘探的工作方式，给大地供强电流激发油气勘探目标，测量油气藏孔隙介质放电形成的次生电磁场和电磁场频谱；该技术同时获得时间域与频率域信号，通过时域和频域信号的联合处理，准确重构地下物性模型，获得油气勘探目标的电阻率和极化率异常。时频电磁技术将频率域测深与时间域测深联合在一个***中，可针对勘探目标的深度选择不同频率和不同类型的激发波形，不但能提供电阻率信息，还能提供激发极化信息，因而在研究电性构造的同时又能检测其含油气性。时频电磁法(TFEM)利用大装置通过改变波形长度和频率大小进行不同深度目标的测深。时频电磁方法根据视电阻率、视极化率分布来圈定可能的油气藏目标，适合于高极化、高电阻率的油气储层目标的勘探，也取得了相当丰富的成果。由于这种时频电磁需要发射大的激励信号，采集响应数据的区域也非常大。也有使用小的偏移距的瞬变电磁方法，如短偏移距瞬变电磁方法(薛国强，2013)，观测相对源更近的区域的响应信号，也能实现勘探地下电性结构的功能。
另一种方法是将发射源置于井中，地面测量响应信号，这样发射源距离目标体更近，勘探深度和分辨率都可能得到提升。这种井地电磁方法，需要现成的井，比如可以使用油井，但在没有井的地方，需要打钻，根据目标层深度的大小，井的深度需要3km或更深。
但是，当前的时频电磁方法使用的接地长导线源是以发射TE模式电磁信号为主的发射源，并非是纵向分辨率最好的激励源，因此需要一种对电性异常目标更为灵敏的激励源，使得人们能够利用在地面发射、在地面接收这种最易于施工的优点，又能具有最佳探测分辨率的探测方法。因此，如果使用纵向电流激励，使得目标体产生相对较强的纵向异常，被地面的接收器以最便捷的路径接收，从而使得接收响应的幅度相对强一些，从而提高探测的分辨能力。能够产生这种激励场的发射源是垂直电偶极子源或垂直双极源(Helwig,2013)，但不幸的是，对地下矿产探测都是低频带的激励信号，使用垂直电偶极子源或垂直双极源的场合只能在井中(何展翔，2003；***，2007)或水中(Goldman,2015；Haroon,2016)，比如井间电磁、井地电磁、海洋电磁等，而施工方便、成本低的地面方法是无法使用这种类型的激励源的。另一方面，地面时频电磁需要做大面积采集，信号采集的效率较低，工作成本较高，需要改进资料采集技术。最后，传统的时频电磁方法是在一定大小的偏移距外测量数据的，不是全程测量的勘探方法，不能充分利用时频电磁响应信息。
发明内容
为解决上述中存在的问题，本发明提供一种基于水平双极电流源的时频电磁装置及勘探方法，可直接在地面布置接地导线源，不需要事先在地下钻井放置垂直电流源，就可实现纵向电流激励的相同效果，且具有很高的电磁信号的分辨能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于水平双极电流源的时频电磁装置，包括双极电流源发射设备和测量设备，双极电流源发射设备包括八组子双极电流源发射设备，每组子双极电流源发射设备均包括供电设备、分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点，正电极端点和负电极端点分别通过接地与供电设备形成回路，八个正电极端点相互靠近排列形成一个中心点，八个负电极端点以八个正电极端点排列形成的中心点向外径向辐射并环形设置，八个负电极端点和八个正电极端点均处于同一平面；测量设备的信号输入端与双极电流源发射设备的信号输出端连接。
工作过程：首先在地面上布置环置水平双极电流源发射装置。挖9个电极坑，八组子双极电流源发射设备，每组子双极电流源发射设备包括供电设备，分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点，正电极端点和负电极端点分别通过接地与供电设备形成回路，八组正电极端点设置在0电极坑处；另外的8个接地源的电极坑在以O为中心向外径向辐射并环形设置，分别设置八组负电极端点，正负电极端点接地与供电设备形成接地回路，电流在传输至地下的过程中，实现对地下的探测。
作为一种优选，八个正电极端点排列形成的中心点与任意两个临近的负电极端点之间的连线夹角为45°；在正电极端点所在的中心点与任意两个临近的负电极端点之间的连线夹角为45°时，得到八个负电极端点设置所能达到的最佳的效果。
作为一种优选，八组子双极电流源发射设备中，正电极端点与负电极端点之间的距离均相等；正电极端点距离八个负电极端点的距离均相同，能够保证八个源发射的信号随时保持同步，使得最终接收的信号更佳稳定，分析效果和最终探勘的效果更佳。
作为一种优选，测量设备包括控制设备、数据存储设备和显示设备，控制设备信号输入端和双极电流源发射设备的信号输出端连接，控制设备的两个信号输出端分别连接数据存储设备的信号输入端和显示设备的信号输入端；用于测量双极电流源发射设备发出的信号。
一种地球物理勘探的方法法，基于上述的基于水平双极电流源的时频电磁装置，包括布置步骤，布置步骤具体如下：
C1：在地面上挖九个位于同一平面的电极坑，以一个电极坑为中心环形设置另外八个电极坑；
C2：设置八组供电设备，和八组分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点；
C3：中心的电极坑安装连接供电设备正极的八个正电极端点，其余八个电极坑分别安装连接供电设备负极的负电极端点。
作为一种优选，还包括测量方法，测量方法为时间域测量步骤或频率域测量步骤，时间域测量步骤具体如下：
S1：主机控制陆空时频电磁装置的发射装置分别发射断电和不断电的正负双极性矩形脉冲电流信号；
S2：根据探测位置和地形条件设计航迹、测线和测点位置，和测量仪器的运行航线；
S3：在各测点位置上测量发射脉冲断电期间的三分量感生电动势Vx、Vy和Vz；
S4：将S3中数据进行抽道、叠加、滤波处理，得到瞬变相应数据；
频率域测量步骤包括以下步骤：
D1：主机控制陆空时频电磁装置的发射装置含有不同基频的多段不断电连续正负方波信号；
D2：根据探测位置和地形条件确定测点位置，和测量仪器的运行航线；
D3：在各测点位置上测量三分量磁场Hx、Hy和Hz；
D4：将D3中数据进行叠加、滤波处理后，进行傅里叶变换，提取相应基频下的电磁场频率响应，得到频率域响应数据。
作为一种优选，布置步骤中，八个正电极端点和八个负电极端点分别与八个供电设备的正极和负极连接，与同一供电设备连接的正电极端点与负电极端点之间的距离长度相同，且正电极端点与任意两个临近负电极端点的连线夹角为45°。
在上述勘探方法中，标号并不代表先后顺序，本领域技术人员能够对上述顺序进行变换而并不离开本发明的保护范围。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的基于水平双极电流源的时频电磁装置可在地面发射信号达到地下、井中或水中垂直源的效果；
(2)本发明提供的基于水平双极电流源的时频电磁装置不用在勘探场地进行打钻等大型施工操作，节省费用；
(3)本发明提供的基于水平双极电流源的时频电磁装置在正电极端点所在的中心点与任意两个临近的负电极端点之间的连线夹角为45°时，得到八个负电极端点设置所能达到的最佳的效果；
(4)本发明提供的基于水平双极电流源的时频电磁装置的正电极端点距离八个负电极端点的距离均相同，能够保证八个源发射的信号随时保持同步，使得最终接收的信号更佳稳定，分析效果和最终探勘的效果更佳；
(5)本发明提供的基于水平双极电流源的时频电磁装置在正电极端点所在的中心点与任意两个临近的负电极端点之间的连线夹角为45°时，得到八个负电极端点设置所能达到的最佳的效果；
(6)本发明提供的基于水平双极电流源的时频电磁装置的正电极端点距离八个负电极端点的距离均相同，能够保证八个源发射的信号随时保持同步，使得最终接收的信号更佳稳定，分析效果和最终探勘的效果更佳；
(7)本发明提供的基于水平双极电流源的时频电磁装置具可适用于各种地形，具有很好的实用性；
(8)本发明提供的基于水平双极电流源的时频电磁装置测量效果显著，智能化程度高，具有良好的经济性和实用性；
(9)本发明提供的基于水平双极电流源的时频电磁装置探测方法使用无人机接收陆空时频电磁勘探技术，既能保证地面发射大功率的信号源，也能够提高在空中做大面积的区域性勘探工作的效率。
附图说明
图1是本发明现有时频电磁法用于石油勘探的工作方法图；
图2是本发明实施例所述的基于水平双极电流源的时频电磁装置与地下井中的垂直双极源勘探装置的效果对比图；
图3是本发明实施例所述的基于水平双极电流源的时频电磁装置地面信号源的结构示意图；
图4是本发明实施例所述基于水平双极电流源的时频电磁装置勘测方法的时间域方法和频率域方法的发射脉冲波形图；
图5是本发明实施例所述的基于环置八向水平双极电流源与井中垂直双极源1ms时的地面电场响应效果对比图；
在图5中，图5-1-1为环置八向水平双极源的地面Ex分量；图5-1-2为井中双极源的地面Ex分量；
图5-2-1为环置八向水平双极源的地面Ey分量，图5-2-2为井中双极源的地面Ey分量；
图5-3-1为环置八向水平双极源的地表下1cm剖面的Ez分量，图5-3-2为井中双极源的地表下1cm剖面的Ez分量；
图6是本发明实施例所述的基于环置八向水平双极电流源与井中垂直双极源10ms时的地面电场响应效果对比图；
在图6中，图6-1-1为环置八向水平双极源的地面Ex分量；图6-1-2为井中双极源的地面Ex分量；
图6-2-1为环置八向水平双极源的地面Ey分量；图6-2-2为井中双极源的地面Ey分量；
图6-3-1为环置八向水平双极源的地表下1cm剖面的Ez分量；图6-3-2为井中双极源的地表下1cm剖面的Ez分量；
图7是本发明实施例所述的环置八向水平双极源的在0.1Hz下的Ez分量实部(a)和虚部(b)；
图8是井中垂直双极源时的在0.1Hz下的Ez分量实部(a)和虚部(b)；
图9是本发明实施例所述的环置八向水平双极源的在100Hz下的Ez分量实部(a)和虚部(b)；
图10是井中垂直双极源时的在100Hz下的Ez分量实部(a)和虚部(b)；
图11是飞行高度10米、y＝1500m飞行测线，延时为1ms的响应分量的相对背景模型响应的相对残差曲线；
在图11中，图11-1是Vy分量相对残差的绝对值/％，图11-2是Vz分量相对残差的绝对值/％；
图12是飞行高度10米、y＝1500m飞行测线，延时为10ms的响应分量的相对背景模型响应的相对残差曲线；
在图12中，图12-1是Vy分量相对残差的绝对值/％，图12-2是Vz分量相对残差的绝对值/％；
图13是飞行高度为150m、航线y＝1500m,1Hz下的磁场分量响应的相对残差曲线；
在图13中，图13-1是Hx分量的相对残差的绝对值/％，图13-2是Hz分量的相对残差的绝对值/％；
图14是飞行高度为150m、航线y＝1500m,1000Hz下的三分量磁场响应幅度的相对残差曲线；
在图14中，图14-1是Hx分量，图14-2是Hy分量，图14-3是Hz分量；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
一种基于水平双极电流源的时频电磁装置，包括双极电流源发射设备和测量设备，双极电流源发射设备包括八组子双极电流源发射设备，每组子双极电流源发射设备均包括供电设备、分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点，正电极端点和负电极端点分别通过接地与供电设备形成回路，八个正电极端点相互靠近排列形成一个中心点，八个负电极端点以八个正电极端点排列形成的中心点向外径向辐射并环形设置，八个负电极端点和八个正电极端点均处于同一平面；测量设备的信号输入端与双极电流源发射设备的信号输出端连接。
在实施例1中，结合附图2，根据右手定则分析可得，地下井中的垂直双极源的电力线和磁力线的分布与八个径向的接地电流源做环状排列后的电力线和磁力线的分布特点是一致的；各接地源同步发射断电和不断电的连续正负方波脉冲，在飞行平面的测点上分别测量瞬变响应信号(或称时间域响应信号)和频率域响应信号，根据采集响应信号即可反演地下电性构造了。这样就可以在陆地-空中施工却能够得到类似海洋电磁法的性能，如勘探高阻的油气或含CO2资源；同时，在信号测量时，陆空时频电磁方法利用了地面发射源信号强大而稳定的优点，又采用了基于无人机的半航空电磁的采集技术，利用无人机在空中飞行平面采集三分量感生电动势响应。这样可以大大提高了资料的采集效率，快速完成时频电磁的面积性测量。同时，使用无人机在空中大面积飞行测量，对测点的偏移距不做要求，从而可以采集长、短偏移距的信号，无人机或者其他飞行装置携带测量仪器进行测量，其航线是按探测位置和地形条件由物探技术人员设计的。
实施例2：
在实施例2中，八个正电极端点排列形成的中心点与任意两个临近的负电极端点之间的连线夹角为45°。八组子双极电流源发射设备中，正电极端点与负电极端点之间的距离均相等。测量设备包括控制设备、数据存储设备和显示设备，控制设备信号输入端和双极电流源发射设备的信号输出端连接，控制设备的两个信号输出端分别连接数据存储设备的信号输入端和显示设备的信号输入端。
在实施例2中，在八组子双极电流源发射设备中，分别设置八个供电设备，和八组分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点，正电极端点和负电极端点分别通过接地与供电设备形成回路，正电极端点分别与负电极端点的连线构成的激励源与接地直导线源等价，在正电极端点所在的中心点与任意两个临近的负电极端点之间的连线夹角为45°时，得到八个负电极端点设置所能达到的最佳的效果，在夹角不为45°时，也能够实现信号的勘测，但因为角度的不相同，会使得信号的发出效果出线不均匀的情况，最终的勘探效果会出现一定的减弱；八个源发射的电流大小相同，方向一致，电流供电和断电的时间同步，正电极端点距离八个负电极端点的距离均相同，能够保证八个源发射的信号随时保持同步，使得最终接收的信号更佳稳定，分析效果和最终探勘的效果更佳。
实施例3：
时频电磁装置进行地球物理勘探的方法，基于上述的基于水平双极电流源的时频电磁装置，包括布置步骤，布置步骤具体如下：
C1：在地面上挖九个位于同一平面的电极坑，以一个电极坑为中心环形设置另外八个电极坑；
C2：设置八组供电设备，和八组分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点；
C3：中心的电极坑安装连接供电设备正极的八个正电极端点，其余八个电极坑分别安装连接供电设备负极的负电极端点。
作为一种优选，还包括测量方法，测量方法为时间域测量步骤或频率域测量步骤，时间域测量步骤具体如下：
S1：主机控制陆空时频电磁装置的发射装置分别发射断电和不断电的正负双极性矩形脉冲电流信号；
S2：根据探测位置和地形条件设计航迹、测线和测点位置，和测量仪器的运行航线；
S3：在各测点位置上测量发射脉冲断电期间的三分量感生电动势Vx、Vy和Vz；
S4：将S3中数据进行抽道、叠加、滤波处理，得到瞬变相应数据；
频率域测量步骤具体如下：
D1：主机控制陆空时频电磁装置的发射装置含有不同基频的多段不断电连续正负方波信号；
D2：根据探测位置和地形条件确定测点位置，和测量仪器的运行航线；
D3：在各测点位置上测量三分量磁场Hx、Hy和Hz；
D4：将D3中数据进行叠加、滤波处理后，进行傅里叶变换，提取相应基频下的电磁场频率响应，得到频率域响应数据。
作为一种优选，布置步骤中，八个正电极端点和八个负电极端点分别与八个供电设备的正极和负极连接，与同一供电设备连接的正电极端点与负电极端点之间的距离长度相同，且正电极端点与任意两个临近负电极端点的连线夹角为45°。
在实施例3中，结合附图3以及附图4进行说明，在地面布置八个相同长度的接地长导线双极源，其一电极端点均置于地面同一点O，各导线径向排列，另一个电极端点分别位于1～8点处，各个接地长导线均匀布置，相互夹角为45度，形成环状布置的八个接地长导线源的组合源。八组子双极电流源发射设备的正电极端点设置在O处上，负电极端点依次设置在电极端点1～8处，发射如图4所示的占空比为1的连续正负方波电流脉冲，无人机在空中飞行平面上沿着设计的航线飞行，利用携带的接收仪器采集三分量感生电动势瞬变响应数据(时间域)或磁场响应(频率域)。在图4的发射波形图中，其中的断电的脉冲是采集时间域响应信号所使用的脉冲(图4的上图)，而图4的下图是采集频率域响应信号所使用的脉冲，在测点处等时间间隔地连续采样磁场信号，然后根据傅里叶变换计算对应的基频信号下的频谱响应数据。
下面对勘测的效果，依据附图5至附图14进行说明，通过一个地下层状模型的响应，两种源的地表电场响应的类似性可以证实激励下的介质中感应电流分布的一致性。设三层模型的上下两层的电阻率为100欧姆米，中间层电阻率为10欧姆米，埋深200米，厚度为300米。环置水平双极电流源的各个接地导线长度为500米，激励电流强度为1A。为了对比，计算同样模型的井中垂直双极源的响应，供供电设备的两个端点深度分别为100米和600米。图5是两种激励源下断电后1ms时的地面水平电场分量Ex和Ey分量、地表以下1cm水平剖面上的Ez分量响应分布图。图6是断电后10ms时的响应分布图。可以看到两种源的分布形态是近似的，发明的时频电磁发射源与地下垂直双极源激励下的响应场分布特点是一致的。图7至图10是0.1Hz和100Hz时的两种发射源激励下的Ez分量频率响应，无论实部还是虚部都具有一致的分布特征。因此，发明提出的激励源能够达到地下垂直双极源的地面响应特征。
为了说明发明的效果，用上述三层模型的计算结果，计算本项发明对探测目标层的灵敏性，并与常规的一条接地长导线源(如传统的地面时频电磁的发射源、频率域的CSAMT的发射源、时间域的LoTEM的发射源)的结果作比较。灵敏性用三层模型响应的幅度与其背景半空间模型的幅度之间的相对残差百分比值来描述：
Figure GDA0002728982720000131
图11和图12分别是1ms和10ms时，飞行高度10m、y＝1500m测线对应的感生电动势瞬变响应对应的相对残差曲线，可以看出，本项发明的各个分量响应对应的相对残差幅值基本上都大于传统的接地长导线源对应值。图13和图14分别是1Hz和1000Hz频率域的响应分量对比结果，结果与时间域的情况大体一致，本项发明的激励源的确能够对中间目标层更灵敏，充分证实了本项发明的效果。
本发明的工作原理为：首先在地面上布置环置水平双极电流源发射装置。挖9个电极坑，八组子双极电流源发射设备，每组子双极电流源发射设备包括供电设备，分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点，正电极端点和负电极端点分别通过接地与供电设备形成回路，八组正电极端点设置在0电极坑处；另外的8个接地源的电极坑在以O为中心、半径等于接地导线源的长度的圆形上，呈辐射状布设，分别设置八组负电极端点，正电极端点所在的中心点与任意两个临近的负电极端点之间的连线夹角为45°，正负电极端点接地与供电设备形成接地回路，电流在传输至地下的过程中，实现对地下的探测。发射装置的控制***由主机控制，分别发射断电和不断电的正负双极性矩形脉冲电流信号，并控制供电电流相同、断电和通电的时间均同步，用于时间域和频率域探测方法的激励源信号。其次，按设计的测点位置上布置测量仪器，对时间域方法，在各飞行测点位置上测量发射脉冲断电期间的三分量感生电动势Vx、Vy和Vz,而对频率域方法，发射含有不同基频的多段不断电连续正负方波信号，在各飞行测点位置上测量三分量磁场Hx、Hy和Hz。最后，对时间域方法的观测数据，按瞬变电磁的数据处理方法进行抽道、叠加、滤波处理，得到瞬变响应数据；对频率域方法的观测数据，进行叠加、滤波处理后，进行傅里叶变换，提取相应基频下的电磁场频率响应，得到频率域响应数据。使用上述技术方案，利用当前时频电磁方法在地面发射大功率激发电流源的这种便利的施工方式，同时也能获得陆地方法无法做到的TM模式激励源的纵向电流探测效果，使用八个径向水平双极源做环状布置在地面上，作为时频电磁的发射源，它可产生激励场信号与地下(井中或海水中)的垂直双极源产生的激励场等效，从而在陆地电磁勘探中，不用进行昂贵且费时的钻井工作，而且可以在地面任意地方布设发射***。这种方法可以提高工作效率、节省大量费用，提高对地下目标体的分辨率。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于水平双极电流源的时频电磁装置，其特征在于，包括双极电流源发射设备和测量设备，双极电流源发射设备包括八组子双极电流源发射设备，每组所述子双极电流源发射设备均包括供电设备、分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点，正电极端点和负电极端点分别通过接地与供电设备形成回路，八个正电极端点相互靠近排列形成一个中心点，八个负电极端点以八个正电极端点排列形成的中心点向外径向辐射并环形设置，八个负电极端点和八个正电极端点均处于同一平面；所述测量设备的信号输入端与所述双极电流源发射设备的信号输出端连接；
八组所述子双极电流源发射设备中，正电极端点与负电极端点之间的距离均相等；
所述测量设备包括控制设备、数据存储设备和显示设备，控制设备信号输入端和双极电流源发射设备的信号输出端连接，控制设备的两个信号输出端分别连接数据存储设备的信号输入端和显示设备的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的基于水平双极电流源的时频电磁装置，其特征在于，八个所述正电极端点排列形成的中心点与任意两个临近的负电极端点之间的连线夹角为45°。
3.一种采用如权利要求1至2中任一时频电磁装置进行地球物理勘探的方法，其特征在于，包括布置步骤，具体如下：
C1：在地面上挖九个位于同一平面的电极坑，以一个电极坑为中心环形设置另外八个电极坑；
C2：设置八组供电设备，和八组分别与供电设备正极连接的正电极端点和与供电设备负极连接的负电极端点；
C3：中心的电极坑安装连接供电设备正极的八个正电极端点，其余八个电极坑分别安装连接供电设备负极的负电极端点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括测量步骤，测量步骤为时间域测量步骤或频率域测量步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，时间域测量步骤，具体如下：
S1：主机控制陆空时频电磁装置的发射装置分别发射断电和不断电的正负双极性矩形脉冲电流信号；
S2：根据探测位置和地形条件设计航迹、测线和测点位置，和测量仪器的运行航线；
S3：在各测点位置上测量发射脉冲断电期间的三分量感生电动势Vx、Vy和Vz；
S4：将步骤S3中数据进行抽道、叠加、滤波处理，得到瞬变相应数据。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，频率域测量步骤，具体如下：
D1：主机控制陆空时频电磁装置的发射装置含有不同基频的多段不断电连续正负方波信号；
D2：根据探测位置和地形条件确定测点位置，和测量仪器的运行航线；
D3：在各测点位置上测量三分量磁场Hx、Hy和Hz；
D4：将步骤D3中数据进行叠加、滤波处理后，进行傅里叶变换，提取相应基频下的电磁场频率响应，得到频率域响应数据。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，布置步骤中，子双极电流源发射设备的正电极端点和负电极端点分别与供电设备的正极和负极连接，与同一供电设备连接的正电极端点与负电极端点之间的距离长度相同，且正电极端点与任意两个临近负电极端点的连线夹角为45°。
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