一種全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置，包括發(fā)射線圈、雙接收線圈及與之相配套的多通道接收機(jī)；所述雙接收線圈由第一接收線圈和第二接收線圈構(gòu)成，所述第二接收線圈位于所述第一接收線圈內(nèi)且二者處于同一平面，采用共中心點(diǎn)形式；所述發(fā)射線圈位于所述雙接收線圈外圍。采用共中心點(diǎn)或共中心軸形式組合且相互保持間隙。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)雙線圈信號(hào)的同步采集。發(fā)射線圈尺寸大于接收線圈，可以減少互感影響，提高信噪比和靈敏度；采用雙接收線圈—雙通道同步測(cè)量裝置，能分別實(shí)現(xiàn)對(duì)晚期場(chǎng)信號(hào)和早期場(chǎng)信號(hào)的有效測(cè)量，從而在保證中深層探測(cè)能力的基礎(chǔ)上，降低探測(cè)盲區(qū)，改善并提高淺層探測(cè)效果；不改變傳統(tǒng)的中心回線測(cè)量裝置形式，探測(cè)施工便捷。
【專利說明】一種全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及瞬變電磁全深度測(cè)量裝置，具體地說是一種全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]瞬變電磁法屬于時(shí)間域電磁法(TEM),它是一種建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的時(shí)間域人工源電磁探測(cè)方法。利用不接地回線(磁源)或接地線源(電偶源)向地下發(fā)送一次脈沖磁場(chǎng)，在其激發(fā)下，地下地質(zhì)體中激勵(lì)起的感應(yīng)渦流將產(chǎn)生隨時(shí)間變化的感應(yīng)電磁場(chǎng)(二次場(chǎng))，根據(jù)二次場(chǎng)衰減曲線的特征來判斷地下地質(zhì)體的電性、規(guī)模、產(chǎn)狀等(引用文獻(xiàn):牛之璉.時(shí)間域電磁法原理.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社，2007)。從原理上講，它不僅能夠測(cè)量淺地表的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，而且能夠測(cè)量深層地質(zhì)構(gòu)造(引用文獻(xiàn):李實(shí)，李創(chuàng)社等。高性能瞬變電磁儀的研制與應(yīng)用，2000)。
[0005]對(duì)于時(shí)間域來說，探測(cè)深度是由觀測(cè)時(shí)間的早晚決定的，目前TEM儀器記錄的幾乎全部是晚期信號(hào)，或者在數(shù)據(jù)處理時(shí)僅采用了晚期信號(hào)，這種情況將產(chǎn)生兩種后果:第一，它喪失了 TEM方法探測(cè)淺部結(jié)構(gòu)的能力，因?yàn)闇\部結(jié)構(gòu)的信息主要由早期信號(hào)攜帶；第二，它降低了 TEM方法的分辨能力，因?yàn)殡娏麝P(guān)斷的影響將使瞬變響應(yīng)發(fā)生畸變，因此，在實(shí)際測(cè)量中，人們舍棄了畸變的 這段早期信號(hào)，只記錄該時(shí)刻以后的晚期信號(hào)，有效探測(cè)深度僅為這一時(shí)刻信號(hào)所能傳播到達(dá)的深度以下，存在著探測(cè)盲區(qū)。(引用文獻(xiàn):于生寶，王忠等?瞬變電磁法淺層探測(cè)技術(shù)? 2006，21 (2):284-285)。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提出一種能同步實(shí)現(xiàn)對(duì)早期場(chǎng)信號(hào)和晚期場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行有效測(cè)量，有效降低互感且施工便捷的瞬變電磁測(cè)深裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置，包括發(fā)射線圈、雙接收線圈及與之相配套的多通道接收機(jī)；所述雙接收線圈由第一接收線圈和第二接收線圈構(gòu)成，所述第二接收線圈位于所述第一接收線圈內(nèi)且二者處于同一平面，采用共中心點(diǎn)形式；所述發(fā)射線圈位于所述雙接收線圈外圍。
[0009]所述發(fā)射線圈、所述雙接收線圈處于同一平面，采用共中心點(diǎn)形式組合且相互保持間隔。
[0010]所述發(fā)射線圈和雙接收線圈分離平行放置，兩者同中心軸。
[0011]所述第二接收線圈的線圈匝數(shù)至少為單匝。
[0012]所述發(fā)射線圈、第一接收線圈和第二接收線圈三者分別通過各自引線與多通道接收機(jī)連接。
[0013]所述發(fā)射線圈與第一接收線圈間隔0.1 m-0.6m,第一接收線圈與第二接收線圈間隔0.05 m-0.3m ;發(fā)射、接收線圈采用平行繞制方式、交叉式繞制方式、雙疊式繞制方式或鏈?zhǔn)嚼@制方式。
[0014]本發(fā)明的有益效果:由上述技術(shù)方案可知，發(fā)射線圈尺寸大于接收線圈，且中間留
0.1-0.6m間隙，可以有效減少互感影響，提高信噪比和靈敏度；采用雙接收線圈(大尺寸、多匝、大磁矩和小尺寸、多匝(或單匝)、小磁矩兩種形式)，一次發(fā)射雙通道同步測(cè)量裝置，大磁矩接收線圈主要觀測(cè)晚期場(chǎng)信號(hào)，小磁矩接收線圈觀測(cè)早期場(chǎng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)全深度的有效測(cè)量，從而在保證探測(cè)目的層能力的基礎(chǔ)上，降低探測(cè)盲區(qū)，改善并提高淺層探測(cè)效果；不改變傳統(tǒng)的中心回線測(cè)量裝置形式，探測(cè)施工便捷。
[0015]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例一測(cè)量所得的(歸一化)感應(yīng)電壓衰減曲線圖。
[0017]圖中，1.發(fā)射線圈，2.第一接收線圈，3.第二接收線圈，4.多通道接收機(jī)，5.發(fā)射引線，6.第一接收引線，7.第二接收引線，8.采集通道。
[0018]
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]實(shí)施例一:如圖1所示，本發(fā)明包括發(fā)射線圈1、雙接收線圈及相匹配的多通道接收機(jī)4。雙接收線圈由第一接收線圈2和第二接收線圈3構(gòu)成；第一接收線圈2位于發(fā)射線圈I內(nèi)，第二接收線圈3位于第一接收線圈2內(nèi)；發(fā)射線圈1、第一接收線圈2和第二接收線圈3三者處于同一平面且其間相互保持間隔。發(fā)射線圈I尺寸大于雙接收線圈；第一、第二接收線圈的線圈匝數(shù)為多匝，但第一接收線圈規(guī)格尺寸和總面積大于第二接收線圈3。所述發(fā)射線圈I和雙接收線圈采用共中心點(diǎn)形式進(jìn)行組合；第一接收線圈2和第二接收線圈3分別經(jīng)第一接收引線6和第二接收引線7與多通道接收機(jī)4的采集通道8相連，在測(cè)量時(shí)，將發(fā)射接收線圈分別接入發(fā)射機(jī)和多通道接收機(jī)4，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙線圈信號(hào)的同步采集。
[0021]實(shí)施例二:如圖2所示，與實(shí)施例一的不同之處在于雙接收線圈由大尺寸、多匝、大接收面積的第一接收線圈2和小尺寸、單匝、小接收面積的第二接收線圈3組成。發(fā)射線圈和接收線圈采用共中心點(diǎn)形式進(jìn)行組合；多通道接收機(jī)分別與第一、二接收線圈相連，在測(cè)量時(shí)，將發(fā)射接收線圈分別接入發(fā)射機(jī)和多通道接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙線圈信號(hào)的同步采集。
[0022]實(shí)施例三:與實(shí)施例一的不同之處在于發(fā)射、接收線圈的繞制方式多樣，可采用平行繞制方式，可采用交叉式繞制方式，可采用雙疊式繞制方式，也可采用鏈?zhǔn)嚼@制方式。
[0023]實(shí)施例四:與實(shí)施例一的不同之處在于發(fā)射線圈和雙接收線圈可以不放置在同一個(gè)平面，即發(fā)射線圈和雙接收線圈分離放置。
[0024]在具體實(shí)施過程中，本發(fā)明包括以下步驟: (1)采用共中心點(diǎn)測(cè)量裝置形式，并根據(jù)實(shí)際工作需要，確定發(fā)射線圈和兩個(gè)接收線圈的匝數(shù)、邊長(zhǎng)等參數(shù)，并確定其固定形式等；
(2)將兩個(gè)接收線圈的接頭，分別與接收機(jī)相連，發(fā)射線圈接頭接入發(fā)射機(jī)；
(3)當(dāng)電源對(duì)發(fā)射線圈進(jìn)行激勵(lì)后，兩個(gè)采集通道分別對(duì)兩個(gè)接收線圈獲得的信號(hào)進(jìn)行全程同步采集，并將采集到的信號(hào)傳入接收機(jī)，雙線圈同步測(cè)量，完成數(shù)據(jù)采集。
[0025]本發(fā)明探測(cè)原理為:小尺寸接收線圈受發(fā)射線圈互感影響弱，一次場(chǎng)強(qiáng)度小，所測(cè)早期場(chǎng)信號(hào)無超幅，因此早期場(chǎng)信號(hào)有效，但二次場(chǎng)晚期信號(hào)質(zhì)量差，在后期數(shù)據(jù)處理時(shí)可對(duì)一次場(chǎng)進(jìn)行剔除并對(duì)接收線圈暫態(tài)過程進(jìn)行校正，以實(shí)現(xiàn)淺層探測(cè)；大尺寸線圈測(cè)量所得的早期場(chǎng)信號(hào)超幅，信號(hào)失真，無法利用，重點(diǎn)是其晚期場(chǎng)信號(hào)有效，可利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)目的層的探測(cè)。
[0026]如圖3所示，其為采用同一發(fā)射線圈(Tx)，分別采用雙接收線圈(大Rx、小Rx)、雙通道同步測(cè)量所得的感應(yīng)電壓衰減曲線(a)和歸一化感應(yīng)電壓曲線(b)，Tx與Rx為共中心組合裝置類型。其中曲線I所使用的接收線圈尺寸更大、匝數(shù)更多，但兩個(gè)接收線圈的繞制形式均相同。
[0027]從上圖可以明顯看出:(I)曲線1、2反映出的早期場(chǎng)信號(hào)差異大:曲線I反映的一次場(chǎng)信號(hào)非常強(qiáng)，已出現(xiàn)超幅現(xiàn)象，退出飽和信道時(shí)間約為32 y s ;曲線2反映的一次場(chǎng)信號(hào)未出現(xiàn)超幅現(xiàn)象；(2)曲線2對(duì)應(yīng)的一次場(chǎng)至二次場(chǎng)的過渡時(shí)間(約21.S)，比曲線I對(duì)應(yīng)的過渡時(shí)間(約132.8 u s)更短；(3)曲線1、2所反映的二次場(chǎng)信號(hào)衰減趨勢(shì)形態(tài)基本一致，但曲線I信號(hào)幅值更大，信噪比更高，尤其是二次場(chǎng)晚期信號(hào)(曲線尾支)，曲線2尾支受噪聲影響大，晚期有效信號(hào)已被噪聲淹沒；
其中，(I)、(2)說明了線圈的尺寸越小、匝數(shù)越少，測(cè)量的早期場(chǎng)信號(hào)完整(曲線2)，提高了早期信號(hào)的有效性和可利用度。(3)說明了 Rx尺寸越大、匝數(shù)越多，早期出現(xiàn)超幅現(xiàn)象(曲線1)，信號(hào)失真，其中所包含的二次場(chǎng)信號(hào)也會(huì)遺失，而其對(duì)應(yīng)的晚期信號(hào)強(qiáng)；將曲線2和曲線I綜合利用就達(dá)到對(duì)全程信號(hào)的信噪比和分辨率的統(tǒng)一。
[0028]綜上，利用雙接收線圈-雙通道進(jìn)行同步測(cè)量，不僅可以提高現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)效率，降低工作量，更重要的是可以充分利用早期場(chǎng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)淺層地質(zhì)體的探測(cè)，也可滿足通過對(duì)晚期場(chǎng)信號(hào)的處理實(shí)現(xiàn)對(duì)中深層地質(zhì)體的探測(cè)。
[0029]上述僅為本發(fā)明的實(shí)施一例而已，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明有多種更改和變化。凡在本發(fā)明的發(fā)明思想和原則之內(nèi)，作出任何修改，等同替換，改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置，其特征在于:包括發(fā)射線圈、雙接收線圈及與之相配套的多通道接收機(jī)；所述雙接收線圈由第一接收線圈和第二接收線圈構(gòu)成，所述第二接收線圈位于所述第一接收線圈內(nèi)且二者處于同一平面，采用共中心點(diǎn)形式；所述發(fā)射線圈位于所述雙接收線圈外圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置，其特征在于:所述發(fā)射線圈、所述雙接收線圈處于同一平面，采用共中心點(diǎn)形式組合且相互保持間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置，其特征在于:所述發(fā)射線圈和雙接收線圈分離平行放置，兩者同中心軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置，其特征在于:所述第二接收線圈的線圈匝數(shù)至少為單匝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置，其特征在于:所述發(fā)射線圈、第一接收線圈和第二接收線圈三者分別通過各自引線與多通道接收機(jī)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的全程瞬變電磁同步測(cè)深裝置，其特征在于:所述發(fā)射線圈與第一接收線圈間隔0.1 m-0.6m,第一接收線圈與第二接收線圈間0.05m-0.3m ;發(fā)射、接收線圈采用平行繞制方式、交叉式繞制方式、雙疊式繞制方式或鏈?zhǔn)嚼@制方式。
【文檔編號(hào)】G01V3/10GK103499840SQ201310427394
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】倪圣軍, 唐潤(rùn)秋, 劉家蓮, 李純陽(yáng), 魏幫俊, 任云, 胡雄武, 吳昭 申請(qǐng)人:安徽惠洲地下災(zāi)害研究設(shè)計(jì)院