本發(fā)明涉及電磁法勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種電磁法勘查的一次場弱耦合接收裝置及方法。

背景技術(shù)：

電磁法勘探目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)勘探、工程地質(zhì)勘探、地下水資源、地下管線和環(huán)境地質(zhì)勘探等領(lǐng)域，其中常用的有頻率域電磁法與時間域電磁法，采用電磁發(fā)送機產(chǎn)生激勵一次場，通過接收機采集地質(zhì)體感應(yīng)的二次場，通過分析二次場，探測地質(zhì)體結(jié)構(gòu)。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中，電磁法勘探仍然存在以下不足：

(1)、發(fā)送線圈和接收線圈之間存在互感，接收線圈感應(yīng)到的信號不僅有接收機采集的二次場信號，還混疊有電磁發(fā)送機產(chǎn)生激勵一次場，存在一次場與二次場混疊問題；

(2)、由于一次場信號幅值大，二次場幅值小，要在一次場背景下分辨出二次場是非常困難的，接收信號波動范圍大，接收二次場信號困難的問題；

(3)、常規(guī)小線框同點裝置發(fā)送和接收線圈匝數(shù)多，互感影響強烈，常規(guī)小線框同點裝置可靠性差，難以得到實際應(yīng)用；

(4)、發(fā)送和接收是相對獨立的兩個系統(tǒng)，勘探時相對位置不定，互感變化大，對信號的畸變不確定，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)誤差大，且使用不便。

如專利授權(quán)號為ZL200720151836.7的“一種瞬變電磁儀”，能夠在供電期間和關(guān)斷后很短時間內(nèi)消除一次場的影響，但在開關(guān)切換后，互感依然存在，依然存在信號混疊問題，另外，采用4個開關(guān)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開關(guān)的切換對接收信號會產(chǎn)生不良影響。

(5)、專利授權(quán)號為2010101145349的“一種電磁法勘查的發(fā)送接收一體化方法及裝置”能夠通過調(diào)節(jié)布置在發(fā)射線圈內(nèi)、外接收線圈的匝數(shù)實現(xiàn)一次場的消除，但是這種調(diào)節(jié)方式依賴匝數(shù)的配合，容易出現(xiàn)非整數(shù)匝而導(dǎo)致一次場消除的精準(zhǔn)度較低，而且這種集中式繞制的接收線圈自感較大，容易造成接收信號的畸變。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種適用于電磁法勘查的發(fā)送接收一體化的裝置及方法，抵消發(fā)送線圈和接收線圈之間的互感影響，達到消除電磁發(fā)送機產(chǎn)生的激勵一次場影響的目的。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種電磁法勘查的一次場弱耦合接收裝置，包括發(fā)送機、一個發(fā)送線圈、信號調(diào)理模塊和接收機，所述發(fā)送機的兩個發(fā)送輸出端與所述發(fā)送線圈的兩端連接，其關(guān)鍵在于：還包括n個接收線圈，所述n個接收線圈組成接收線圈模塊，所述接收線圈模塊與所述信號調(diào)理模塊連接，所述信號調(diào)理模塊輸出端組與所述接收機連接；所述接收線圈模塊設(shè)置在所述發(fā)送線圈的邊緣處，二者部分交集，所述發(fā)送線圈的部分正投影和所述接收線圈模塊的部分正投影相重合。

通過上述設(shè)計，n個接收線圈設(shè)置在發(fā)送線圈的邊緣處，二者部分交集，接收線圈內(nèi)部有兩個方向的磁力線穿過，可達到抵消的作用，使發(fā)送線圈產(chǎn)生穿過接收線圈的磁通為零，消除發(fā)送線圈產(chǎn)生的依次場的作用，提高了接收線圈的檢測精度。其中，發(fā)送線圈或為圓形或為方形或為橢圓形或為多邊形線圈。接收線圈或為方形或為橢圓形或為多邊形線圈或為圓形等。

進一步的技術(shù)方案為，所述n個接收線圈位于同一平面并且均勻分布在接收線圈邊緣。通過設(shè)置在同一平面，則每個接收線圈內(nèi)穿過的磁通相同，每個接收線圈的檢測數(shù)據(jù)均相同，并且發(fā)送線圈和接收線圈保持一定的距離，以保證接收線圈和發(fā)送線圈不接觸，降低相互干擾產(chǎn)生的誤差。

再進一步的技術(shù)方案為，所述接收線圈模塊接收線圈內(nèi)部通過的所述發(fā)送線圈發(fā)出的磁通可調(diào)。

通過上述技術(shù)方案，當(dāng)穿入和穿出接收線圈的磁力線不等時，可調(diào)節(jié)接收線圈和發(fā)送線圈之間的交集區(qū)域面積，或者調(diào)節(jié)接收線圈和發(fā)送線圈的相對高度。

作為一種技術(shù)方案為，所述接收線圈模塊為接收線圈陣列，該接收線圈陣列是由n個獨立工作的n個接收線圈組成，所有接收線圈導(dǎo)線繞制方向一致。

采用上述技術(shù)方案，n個接收線圈相互獨立，互補影響，各自進行接收。獨立效果好，相互干擾小。

再進一步地，或者有n個接收線圈均勻設(shè)置在所述發(fā)送線圈的邊緣處，n個接收線圈都與所述發(fā)送線圈部分交集；在檢測過程中，調(diào)節(jié)接收線圈磁通時，可分別調(diào)節(jié)n個接收線圈，實現(xiàn)調(diào)節(jié)。

或者有n-1個接收線圈均勻設(shè)置在所述發(fā)送線圈的邊緣處，一個接收線圈完全位于所述發(fā)送線圈內(nèi)；在檢測過程中，調(diào)節(jié)接收線圈磁通時，發(fā)送線圈內(nèi)部的磁力線數(shù)量密集，磁通大，粗調(diào)時，可調(diào)節(jié)位于發(fā)送線圈內(nèi)的接收線圈，精調(diào)時，則調(diào)節(jié)發(fā)送線圈的邊緣處n-1個接收線圈。

或者有n-1個接收線圈均勻設(shè)置在所述發(fā)送線圈的邊緣處，一個接收線圈完全位于所述發(fā)送線圈外；

由于發(fā)送線圈磁力線數(shù)量少，磁通小，則可通過設(shè)置在發(fā)送線圈外的接收線圈實現(xiàn)精調(diào)。

或者有n-2個接收線圈均勻設(shè)置在所述發(fā)送線圈的邊緣處，一個接收線圈完全位于所述發(fā)送線圈內(nèi)，另一個接收線圈完全位于所述發(fā)送線圈外。

通過設(shè)置在發(fā)送線圈內(nèi)的接收線圈進行粗調(diào)節(jié)，通過設(shè)置在發(fā)送線圈的邊緣處n-2個接收線圈進行精調(diào)，再通過設(shè)置在發(fā)送線圈外的接收線圈進行進一步精調(diào)。

再進一步描述，所述信號調(diào)理模塊包括n個獨立的信號調(diào)理電路，每個所述接收線圈連接有一個獨立的信號調(diào)理電路，所述接收線圈起點端A_m與對應(yīng)所述信號調(diào)理電路的正輸入端連接，所述接收線圈終點端B_m與對應(yīng)所述信號調(diào)理電路的參考端連接。通過n個獨立的信號調(diào)理電路分別對n個接收線圈接收的信號進行處理。

作為另一種技術(shù)方案為，所述信號調(diào)理模塊包括一個信號調(diào)理電路，所有所述接收線圈依次串聯(lián)組成，其中首個接收線圈的起點端A₁與所述信號調(diào)理電路的正輸入端連接，所述最末端的接收線圈終點端B_n與對應(yīng)所述信號調(diào)理電路的參考端連接。

采用上述技術(shù)方案，n個接收線圈依次串聯(lián)，設(shè)置在發(fā)送線圈邊緣，并且該n個接收線圈通過一個信號調(diào)理電路進行接收信號調(diào)節(jié)，信號處理簡單、方便。

再進一步描述，所述接收線圈為帶狀線圈，該帶狀線圈呈環(huán)形，并繞所述發(fā)送線圈的邊緣設(shè)置，二者部分交集，所述發(fā)送線圈的部分正投影和帶狀線圈的部分正投影相重合。

上述方案中，接收線圈由一條導(dǎo)線繞制成帶狀，且?guī)罹€圈內(nèi)圈部分設(shè)置在發(fā)送線圈內(nèi)，外圈部分設(shè)置在發(fā)送線圈外，通過調(diào)節(jié)帶狀線圈與發(fā)送線圈的重疊部分，來調(diào)節(jié)磁通的大小。

再進一步描述，所述信號調(diào)理電路的包括阻尼電阻R₀、電壓跟隨器A₁、運算放大器A₂、輸入電阻R₁與反饋電阻R₂；所述阻尼電阻R₀的一端作為所述信號調(diào)理電路的參考端，所述參考端接地，所述阻尼電阻R₀的另一端與所述電壓跟隨器A₁的同相輸入端連接，所述電壓跟隨器A₁的同相輸入端作為所述信號調(diào)理電路正輸入端，所述電壓跟隨器A₁的輸出端與所述電壓跟隨器A₁反相輸入端連接；所述電壓跟隨器A₁輸出端與所述輸入電阻R₁的一端連接，所述輸入電阻R₁的另一端與所述運算放大器A₂的反相輸入端連接，所述運算放大器A₂的正相輸入端接所述參考端，所述運算放大器A₂的輸出端經(jīng)所述反饋電阻R₂與所述運算放大器A₂反相輸入端連接，所述運算放大器A₂的輸出端與所述接收機的一個正輸入端連接，所述信號調(diào)理電路的參考端與所述接收機的公共參考端連接。

采用上述技術(shù)方案，信號調(diào)理電路對接收線圈接收的信號進行處理。

一種電磁法勘查的一次場弱耦合接收裝置的勘探方法，其關(guān)鍵在于包括以下步驟：

S1：啟動所述發(fā)送機，給所述發(fā)送線圈通以電流i(t)；

S2：計算第m個接收線圈的一次場磁通ψ_m1(m＝1,2,…,n)

其中：N₁：發(fā)送線圈的總匝數(shù)；

N_m：第m個接收線圈的總匝數(shù)；結(jié)構(gòu)方案說明書應(yīng)該補充說明，每個線圈可以是單或多匝；

k：發(fā)送線圈的求和變量；

i：第m個接收線圈的求和變量；

μ₀：真空磁導(dǎo)率，μ₀＝4π×10^-7H/m；

i(t)：發(fā)送線圈通過的電流；

θ_mki：第m個接收線圈第i匝線圈平面與發(fā)送線圈第k匝線圈法向方向的夾角；

l_1k：發(fā)送線圈第k匝線圈的路徑；

發(fā)送線圈第k匝線圈上的線元矢量；

第m個接收線圈第i匝線圈平面某點與發(fā)送線圈1第k匝線圈線元矢量之間相對位置矢量；

R_mki：第m個接收線圈第i匝線圈平面某點與發(fā)送線圈1第k匝線圈線元矢量之間相對位置矢量的模；

S_mi：第m個接收線圈第i匝線圈的平面范圍；

第m個接收線圈第i匝線圈的平面面元矢量；

S3：調(diào)節(jié)所述n個接收線圈的大小以及所述發(fā)送線圈(2)的相對位置，使n個接收線圈的一次場磁通

S4：計算在二次場作用下，通過第m個接收線圈的磁通ψ_m2(m＝1,2…,n)：

其中：B(t)：二次場磁感應(yīng)強度；

S_mi：第m個接收線圈的第i匝線圈的面積；

α_mi：接收線圈m第i匝線圈法向方向與二次場磁感應(yīng)強度方向的夾角；

S5：計算第m個接收線圈的感應(yīng)電壓

其中：

第m個接收線圈起點與終點間的一次場感應(yīng)電壓；

第m個接收線圈起點與終點間的二次場感應(yīng)電壓；

S6：結(jié)合步驟S3得到則n個接收線圈的感應(yīng)電壓為：

本發(fā)明的有益效果：通過調(diào)節(jié)接收線圈與發(fā)送線圈的相對設(shè)置位置，使每一個接收線圈上實現(xiàn)一次場磁通的抵消，消除了常規(guī)接收線圈一次場和二次場混疊現(xiàn)象；由于消除了常規(guī)接收線圈一次場和二次場混疊現(xiàn)象，接收信號動態(tài)范圍減小，解決了接收弱二次場信號困難的問題；應(yīng)用范圍廣；一體化系統(tǒng)，使用方便；操作方便、調(diào)節(jié)效果精準(zhǔn)可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明的第二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明串聯(lián)接收線圈組成的探測裝置電路原理圖；

圖4是本發(fā)明帶狀接收線圈組成的探測裝置電路原理圖；

圖5是本發(fā)明計算一次場磁通的矢量圖；

圖6是本發(fā)明計算二次場磁通的矢量圖；

圖7是本發(fā)明螺旋線圈發(fā)送接收一體化裝置電路原理圖；

圖8是圖7中的時間域電磁法發(fā)送線圈通過的電流波形圖；

圖9是圖7中的時間域電磁法接收線圈的感應(yīng)電壓與接收線圈n的感應(yīng)電壓波形圖；

圖10是圖7中的時間域電磁法接收線圈的感應(yīng)電壓與接收線圈組端點間的電壓波形圖；

圖11是圖7中的頻率域電磁法發(fā)送線圈通過的電流波形圖；

圖12是圖7中的頻率域電磁法接收線圈的感應(yīng)電壓與接收線圈n的感應(yīng)電壓波形圖；

圖13是圖7中的頻率域電磁法接收線圈的感應(yīng)電壓與接收線圈組端點間的電壓波形圖；

圖14是本發(fā)明方形線圈發(fā)送接收一體化裝置電路原理圖；

圖15是圖14中的時間域電磁法發(fā)送線圈通過的電流波形圖；

圖16是圖14中的時間域電磁法接收線圈的感應(yīng)電壓與接收線圈n的感應(yīng)電壓波形圖；

圖17是圖14中的時間域電磁法接收線圈的感應(yīng)電壓與接收線圈組端點間的電壓波形圖；

圖18是本發(fā)明六邊形線圈發(fā)送接收一體化裝置電路原理圖；

圖19是本發(fā)明橢圓形線圈發(fā)送接收一體化裝置電路原理圖；

圖20是本發(fā)明分布式和單個接收線圈感應(yīng)電壓對比曲線圖；

圖中1.發(fā)送機，2.發(fā)送線圈，3.接收線圈模塊，4.信號調(diào)理模塊，5.接收機；

在圖3、圖4、圖7、圖14、圖18、圖19中：

發(fā)送線圈逆時針通過正向電流i(t)，外接收線圈區(qū)域中的符號‘×’表示磁感應(yīng)強度方向為由紙向里，內(nèi)接收線圈區(qū)域中的‘·’表示磁感應(yīng)強度方向為由紙向外。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式以及工作原理作進一步詳細說明。

從圖1、圖2、圖3、圖4、圖7、圖14、圖18和圖19可以看出，一種電磁法勘查的一次場弱耦合接收裝置及方法，包括發(fā)送機1、一個發(fā)送線圈2、信號調(diào)理模塊4和接收機5，所述發(fā)送機1的兩個發(fā)送輸出端與所述發(fā)送線圈2的兩端連接，還包括n個接收線圈，所述n個接收線圈組成接收線圈模塊3，所述接收線圈模塊3與所述信號調(diào)理模塊4連接，所述信號調(diào)理模塊4輸出端組與所述接收機5連接；

所述接收線圈模塊3設(shè)置在所述發(fā)送線圈2的邊緣處，二者部分交集，所述發(fā)送線圈2的部分正投影和所述接收線圈模塊3的部分正投影相重合。

其中，發(fā)送線圈或為圓形或為方形或為橢圓形或為多邊形線圈，接受線圈或為圓形或為方形或為橢圓形或為多邊形線圈。從圖3、4、7可以看出，發(fā)送線圈為圓形線圈。從圖14可以看出，發(fā)送線圈為方形線圈，接受線圈為方形線圈；從圖18可以看出，發(fā)送線圈為多邊形線圈，接受線圈為方形線圈；從圖19可以看出，發(fā)送線圈為橢圓形線圈，接受線圈為圓形線圈。

優(yōu)選地，所述n個接收線圈位于同一平面且距離發(fā)送線圈一定的距離。

所述接收線圈模塊3接收線圈內(nèi)部通過的所述發(fā)送線圈2發(fā)出的磁通的大小可調(diào)，可通過改變交集區(qū)域面積或者調(diào)節(jié)接收線圈和發(fā)送線圈2的相對高度。

作為一種實施方式，所述接收線圈模塊3為接收線圈陣列，該接收線圈陣列是由n個獨立工作的n個接收線圈組成，所有接收線圈導(dǎo)線繞制方向一致。

或者有n個接收線圈均勻設(shè)置在所述發(fā)送線圈2的邊緣處，n個接收線圈都與所述發(fā)送線圈2部分交集；

或者有n-1個接收線圈均勻設(shè)置在所述發(fā)送線圈2的邊緣處，一個接收線圈完全位于所述發(fā)送線圈2內(nèi)；

或者有n-1個接收線圈均勻設(shè)置在所述發(fā)送線圈2的邊緣處，一個接收線圈完全位于所述發(fā)送線圈2外；

或者有n-2個接收線圈均勻設(shè)置在所述發(fā)送線圈2的邊緣處，一個接收線圈完全位于所述發(fā)送線圈2內(nèi)，另一個接收線圈完全位于所述發(fā)送線圈2外。

所述信號調(diào)理模塊4包括n個獨立的信號調(diào)理電路，每個所述接收線圈連接有一個獨立的信號調(diào)理電路，所述接收線圈起點端A_m與對應(yīng)所述信號調(diào)理電路的正輸入端連接，所述接收線圈終點端B_m與對應(yīng)所述信號調(diào)理電路的參考端連接。

作為另一種實施方式，所述接收線圈為帶狀線圈，該帶狀線圈呈環(huán)形，并繞所述發(fā)送線圈2的邊緣設(shè)置，二者部分交集，所述發(fā)送線圈2的部分正投影和帶狀線圈的部分正投影相重合。具體見圖4所示。

所述信號調(diào)理模塊4包括一個信號調(diào)理電路，所有所述接收線圈依次串聯(lián)組成，其中首個接收線圈的起點端A₁與所述信號調(diào)理電路的正輸入端連接，所述最末端的接收線圈終點端B_n與對應(yīng)所述信號調(diào)理電路的參考端連接。具體見圖7所示。

所述信號調(diào)理電路的包括阻尼電阻R₀、電壓跟隨器A₁、運算放大器A₂、輸入電阻R₁與反饋電阻R₂；

所述阻尼電阻R₀的一端作為所述信號調(diào)理電路的參考端，所述參考端接地，所述阻尼電阻R₀的另一端與所述電壓跟隨器A₁的同相輸入端連接，所述電壓跟隨器A₁的同相輸入端作為所述信號調(diào)理電路正輸入端，所述電壓跟隨器A₁的輸出端與所述電壓跟隨器A₁反相輸入端連接；所述電壓跟隨器A₁輸出端與所述輸入電阻R₁的一端連接，所述輸入電阻R₁的另一端與所述運算放大器A₂的反相輸入端連接，所述運算放大器A₂的正相輸入端接所述參考端，所述運算放大器A₂的輸出端經(jīng)所述反饋電阻R₂與所述運算放大器A₂反相輸入端連接，所述運算放大器A₂的輸出端與所述接收機5的一個正輸入端連接，所述信號調(diào)理電路的參考端與所述接收機5的公共參考端連接。

一種電磁法勘查的一次場弱耦合接收裝置的勘探方法，包括以下步驟：

S1：啟動所述發(fā)送機1，給所述發(fā)送線圈2通以電流i(t)；

S2：計算第m個接收線圈的一次場磁通ψ_m1(m＝1,2,…,n)

其中：N₁：發(fā)送線圈2的總匝數(shù)；

N_m：第m個接收線圈的總匝數(shù)；結(jié)構(gòu)方案說明書應(yīng)該補充說明，每個線圈可以是單或多匝

k：發(fā)送線圈2的求和變量；

i：第m個接收線圈的求和變量；

μ₀：真空磁導(dǎo)率，μ₀＝4π×10^-7H/m；

i(t)：發(fā)送線圈2通過的電流；

θ_mki：第m個接收線圈第i匝線圈平面與發(fā)送線圈2第k匝線圈法向方向的夾角；

l_1k：發(fā)送線圈2第k匝線圈的路徑；

發(fā)送線圈2第k匝線圈上的線元矢量；

第m個接收線圈第i匝線圈平面某點與發(fā)送線圈1第k匝線圈線元矢量之間相對位置矢量；

R_mki：第m個接收線圈第i匝線圈平面某點與發(fā)送線圈1第k匝線圈線元矢量之間相對位置矢量的模；

S_mi：第m個接收線圈第i匝線圈的平面范圍；

第m個接收線圈第i匝線圈的平面面元矢量；

S3：調(diào)節(jié)所述n個接收線圈的大小以及所述發(fā)送線圈2的相對位置，使n個接收線圈的一次場磁通

S4：計算在二次場作用下，通過第m個接收線圈的磁通ψ_m2(m＝1,2…,n)：

其中：B(t)：二次場磁感應(yīng)強度；

S_mi：第m個接收線圈的第i匝線圈的面積；

α_mi：接收線圈m第i匝線圈法向方向與二次場磁感應(yīng)強度方向的夾角；

S5：計算第m個接收線圈的感應(yīng)電壓

其中：第m個接收線圈起點與終點間的一次場感應(yīng)電壓；

第m個接收線圈起點與終點間的二次場感應(yīng)電壓；

S6：結(jié)合步驟S3得到則n個接收線圈的感應(yīng)電壓為：

在圖3、圖4、圖7、圖14、圖18、圖19中：

u(t)為發(fā)送線圈與接收線圈共同產(chǎn)生的感應(yīng)電壓；u₀(t)為u(t)放大后的電壓，其放大倍數(shù)為

在圖5中，發(fā)送線圈2第k匝線圈通過電流i(t)時，計算內(nèi)接收線圈的第i匝線圈與外接收線圈的第j匝線圈通過一次場磁通的矢量圖；

其中：i(t)：發(fā)送線圈通過的電流；

θ_2ki：接收線圈第i匝線圈平面與發(fā)送線圈第k匝線圈法向方向的夾角；

l_1k：發(fā)送線圈第k匝線圈的路徑；

發(fā)送線圈第k匝線圈上的線元矢量；

接收線圈第i匝線圈平面某點與發(fā)送線圈第k匝線圈線元矢量之間相對位置矢量；

θ_nki：接收線圈第j匝線圈平面與發(fā)送線圈第k匝線圈法向方向的夾角；

l_nk：發(fā)送線圈第k匝線圈的路徑；

接收線圈第j匝線圈平面某點與發(fā)送線圈第k匝線圈線元矢量之間相對位置矢量。

在圖6中，計算接收線圈m第i匝線圈通過二次場磁通的矢量示意圖；

其中：B(t)：二次場磁感應(yīng)強度；

S_mi：接收線圈m第i匝線圈的面積；

l_mi：接收線圈m第i匝線圈的路徑；

接收線圈m第i匝線圈的法向方向；

α_m：接收線圈m第i匝線圈法向方向與二次場磁感應(yīng)強度方向的夾角；

實施例1，應(yīng)用于時間域電磁法，按以下順序步驟進行：

按圖7所示，在平面選定中心點O，設(shè)計發(fā)送線圈2為20匝平面螺旋線圈，每匝線圈近似為圓；最內(nèi)線圈半徑為400mm，最外線圈半徑為460mm，線寬為2.5mm，線間距離為0.5mm；

設(shè)計每個子接收線圈為300匝螺旋線圈，每匝線圈近似為圓；最內(nèi)線圈半徑為100.5mm，最外線圈半徑為120.5mm，線寬為0.5mm，線間距離為0.5。

2、計算子接收線圈m在一次場作用下通過的磁通ψ_m1(m＝1，2，3，…7)

得：ψ_m1≈1.5149×10^-9i(t)(Wb)

3、啟動發(fā)送機，發(fā)送如圖8所示的電流，橫軸為時間t，每格為0.02ms；縱軸為電流，每格為1A；信號為實施例1中的發(fā)送電流，發(fā)送電流的頻率為32Hz，發(fā)送電流由電流傳感器測量得到，電流傳感器的轉(zhuǎn)換倍率為100mV/A，故發(fā)送電流峰值為7.1A。

根據(jù)圖9可知,橫軸為時間t，每格為20μs；縱軸為電壓，每格為10mV；上圖為本實施例中，發(fā)送電流i(t)正向關(guān)斷開始，接收線圈n＝2的感應(yīng)電壓發(fā)送電流關(guān)斷時間為30μs；

4、發(fā)送電流正向下降關(guān)斷期間，一次場感應(yīng)電壓的計算：

計算接收線圈組的一次場感應(yīng)電壓u_AB1：

如圖10所示，上圖為接收線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，發(fā)送電流i(t)正向下降關(guān)斷開始，接收線圈的感應(yīng)電壓其中橫軸為時間t，每格為20μs，縱軸為電壓，每格為10mV。

下圖為接收線圈組輸出的電壓；發(fā)送電流i(t)正向下降關(guān)斷開始，接收線圈組輸出電壓其中橫軸為時間t，每格為20μs，縱軸為電壓，每格為50mV。

通過比較，在電流關(guān)斷期間，本發(fā)明裝置接收到一次場的信號很小，消除了強一次場背景，達到有效接收由地下地質(zhì)體產(chǎn)生的二次場瞬變信號的目的。

實施例2，應(yīng)用于頻率域電磁法，按以下順序步驟進行；

1、采用實施例1設(shè)計的發(fā)送線圈、接收線圈組，按實施例1的第2步得

ψ_m1≈1.5149×10^-9i(t) (Wb)

2、啟動發(fā)送機，發(fā)送如圖11所示的正弦電流，在圖11中：橫軸為時間t，每格為0.02ms；縱軸為電流，每格為1A；

信號為實施例2中的發(fā)送電流，發(fā)送電流的頻率為10000Hz，發(fā)送電流由電流傳感器測量得到，電流傳感器的轉(zhuǎn)換倍率為100mV/A，故發(fā)送電流峰值為5.8A?？山频谜译娏鞅磉_：i(t)＝5.5×cos(20000πt)(A)；

3、計算內(nèi)接收線圈的一次場感應(yīng)電壓

得：

在圖12中：橫軸為時間t，每格為20μs；縱軸為電壓，每格為20mV；

上圖為實施例2中，發(fā)送電流i(t)正向關(guān)斷開始，接收線圈的感應(yīng)電壓下圖為實施例2中，發(fā)送電流i(t)正向關(guān)斷開始，接收線圈n的感應(yīng)電壓

如圖13所示，上圖為接收線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，下圖為接收線圈組輸出電壓u(t)經(jīng)過1倍放大后的電壓u₀(t)；

通過比較，在電流關(guān)斷期間，本發(fā)明裝置接收到的一次場信號微弱，消除了強一次場背景。

實施例3，應(yīng)用于時間域電磁法，按以下順序步驟進行：

1、發(fā)送線圈、接收線圈的設(shè)計：

按圖14所示，在平面選定中心點O，設(shè)計發(fā)送線圈2為20匝正方形螺線管；正方形邊長為300mm，線寬為2mm，線間距離為3mm；

設(shè)計子接收線圈為300匝正方形螺線管；正方形邊長為110mm，線寬為2mm，線間距離為1.8mm；

2、計算內(nèi)接收線圈1在一次場作用下通過的磁通ψ_m1：

得：ψ_m1≈2.3149×10^-9i(t) (Wb)

其中：l₁：子接收線圈每匝線圈的邊長；

x：子接收線圈第i匝線圈平面某點的x坐標(biāo)；

y：子接收線圈第i匝線圈平面某點的y坐標(biāo)；

z：子接收線圈第i匝線圈平面某點的z坐標(biāo)；

z_k：發(fā)送線圈1第k匝線圈上某點的z坐標(biāo)，以下公式中出現(xiàn)的該符號其詞意相同；

L：發(fā)送線圈1的邊長，以下公式中出現(xiàn)的該符號其詞意相同；

發(fā)送線圈1每匝線圈單邊電流經(jīng)過的弧度，以下公式中出現(xiàn)的該符號其詞意相同；

3、啟動發(fā)送機，發(fā)送如圖15所示的雙極性方波電流，橫軸為時間t，每格為0.02ms；縱軸為電流，每格為1A。其中，電流波形由電流傳感器測量得到，電流傳感器的轉(zhuǎn)換倍率為100mV/A，故發(fā)送電流峰值為7.1A。根據(jù)圖15可知發(fā)送電流關(guān)斷時間為30μs；

在圖16中：橫軸為時間t，每格為20μs；縱軸為電壓，每格為20mV；

上圖為實施例3中，發(fā)送電流i(t)正向關(guān)斷開始，接收線圈的感應(yīng)電壓

下圖為實施例3中，發(fā)送電流i(t)正向關(guān)斷開始，接收線圈n的感應(yīng)電壓

4、發(fā)送電流正向下降關(guān)斷期間，一次場感應(yīng)電壓的計算：

計算接收線圈組的一次場感應(yīng)電壓

如圖17所示，上圖為接收線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓波形，下圖為接收線圈組輸出的電壓u(t)；通過比較，在電流關(guān)斷期間，消除了強一次場背景，達到有效接收由地下地質(zhì)體產(chǎn)生的早期二次場瞬變信號的目的。

本發(fā)明技術(shù)方案不僅適用于地球物理勘探、工程地質(zhì)勘探、而且還適用于探測地下軍事目標(biāo)和無損檢測等領(lǐng)域。

實施例4，應(yīng)用于時間域電磁法，按以下順序步驟進行：

1、發(fā)送線圈、接收線圈的設(shè)計：

按圖7所示，在平面選定中心點O，設(shè)計發(fā)送線圈為20匝平面螺旋線圈，每匝線圈近似為圓；最內(nèi)線圈半徑為400mm，最外線圈半徑為460mm，線寬為2.5mm，線間距離為0.5mm；

設(shè)計對比實驗：(1)七個子接收線圈組成接收線圈組，每個子接收線圈為300匝螺旋線圈，每匝線圈近似為圓；最內(nèi)線圈半徑為100.5mm，最外線圈半徑為120.5mm，線寬為0.5mm，線間距離為0.5mm；

(2)只有一個接收線圈為2100匝螺旋線圈，每匝線圈近似為圓；最內(nèi)線圈半徑為100.5mm，最外線圈半徑為160.5mm，線寬為0.5mm，線間距離為0.5mm；

2、啟動發(fā)送機，發(fā)送如圖8所示的電流，其中，電流波形由電流傳感器測量得到，轉(zhuǎn)換倍率為100mV/A，故電流幅值為7.1A，根據(jù)圖9可知發(fā)送電流關(guān)斷時間為30μs；

3、發(fā)送電流正向下降關(guān)斷期間，二次場輸出電壓的觀察如圖20所示：

實線電壓曲線為分布式接收線圈的輸出電壓，虛線電壓曲線為單個2100匝接收線圈輸出的電壓；

通過比較，由于接收線圈組的自感系數(shù)只有427.1mH，遠小于等有效面積的單個接收線圈自感2.0248H，因此具有更好的信號靈敏度，跟有利于實現(xiàn)接收由地下地質(zhì)體產(chǎn)生的二次場瞬變信號的目的。

應(yīng)當(dāng)指出的是，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改性、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。