專利名稱：瞬變電磁8字發(fā)射接收線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)射接收線圈，尤其涉及一種瞬變電磁8字發(fā)射接收線圈。該線圈是 瞬變電磁設(shè)備的重要組成部分，發(fā)射線圈完成電磁場的激發(fā)，接收線圈完成感應(yīng)電磁場的 接收。
背景技術(shù)：
瞬變電磁方法(Transient Electromagnetic Methods，簡寫為 TEM)屬于一種地球 物理勘探方法，該方法是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈 沖磁場的間隙期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法。主要應(yīng)用在工程地質(zhì)勘 察、金屬礦藏探查、煤礦探查等領(lǐng)域。目前瞬變電磁天線線圈都采用矩形框，如圖1、圖2。由于瞬變電磁方法接收發(fā)射 線圈產(chǎn)生的二次電磁場，因此必然也同時接收到外界的其它電磁波。線圈接受外界干擾電 磁場狀況如圖3所示。圖3中干擾電磁場為示意的等效電磁場，實際測量時不同的干擾電 磁場方向是不定的。由電磁感應(yīng)定理可以知道，干擾電磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電流按一個方向沿 整個線圈流通。因此感應(yīng)的干擾電流和有效電流混在一起，因而這些干擾電磁波是一種干 擾，可以導(dǎo)致接收線圈接收的數(shù)據(jù)無法有效使用。瞬變電磁方法由于二次場信號很弱，特別是到中晚期，很容易受外界干擾的影響。 排除外界干擾，提高信噪比一直是瞬變電磁的重要研究內(nèi)容。來自外界干擾的種類較多，針 對其特征不同，所采用的方法有所區(qū)別。目前常用的方法有(“瞬變電磁儀中幾種干擾的 消除方法”，西安交通大學(xué)學(xué)報，2001，第4期)1、信號的累加信號的累加是瞬變電磁系統(tǒng) 提高信噪比常見方法之一，累加方法就是把多次周期取樣信號逐次地累加起來，最后取其 平均值。一般來講，經(jīng)過n次取樣累加后，可取得nl/2倍的信噪比改善。2、用雙極性同步 采樣抑制噪聲在瞬變電磁儀系統(tǒng)中，使用占空比為1/4的雙極性脈沖電流作為激勵源，在 正、負脈沖的間歇時間內(nèi)觀測二次場的瞬變特征。可以一定程度上抑制低頻電磁噪聲、風(fēng)動 噪聲及前一個取樣周期的剩余信號，以及更有效地抑制工業(yè)電及其諧波的干擾。但是，該方 法對其他頻率的干擾不能有效地抑制。3、用隨機雙極性采樣法抑制噪聲在原來發(fā)射周期 T上加一個隨機數(shù)t，t G (0，T)，把周期為T的雙極性發(fā)射方波變成了非周期(T+t)的隨 機雙極性發(fā)射方波，再通過與其同步的采樣就把周期性的干擾信號變成了非周期性的隨機 干擾信號。可以一定程度上壓制周期性的干擾信號和非周期性的隨機干擾信號。4、數(shù)字濾 波后期數(shù)據(jù)處理研制干擾方法，通過不同的濾波方法達到剔除部分干擾信號。目前這幾種方法都是利用信號處理手段研制干擾，取得了一定效果，但由于數(shù)字 信號處理本身的局限性，導(dǎo)致每種方法壓制外界干擾都有其不同針對性，從大量實際測量 數(shù)據(jù)表明，在外界干擾大且干擾存在一定規(guī)律時(如工業(yè)區(qū)、城區(qū)、輸電線信號線附近)，采 用上述方法壓制外界干擾，仍然效果有限，不能滿足數(shù)據(jù)要求，往往達不到實用的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提出一種能有效消除干擾電 磁場的瞬變電磁8字發(fā)射接收線圈。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案瞬變電磁8字發(fā)射接收線圈，其特征 是該發(fā)射接收線圈是在常規(guī)單個框形發(fā)射、接收線圈的基礎(chǔ)上，分別將發(fā)射線圈和接收線 圈從中間扭轉(zhuǎn)180度，變形為兩個8字線圈。在上述方案中，所述每個8字線圈的兩個子線圈呈矩形框。具體地說，所述每個8字線圈的兩個子線圈呈正方形框。更具體地說，每個8字線圈的兩個子線圈面積相等。本發(fā)明設(shè)計“8”字幾何形態(tài)的線圈，可以有重疊回線8字線圈和中心回線8字線 圈兩種，見圖6、圖7。下以重疊回線8字線圈為例說明消除干擾電磁場原理，(中心回線線 圈原理相同)，觀察干擾電磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電流情況。從圖4中可以看出，左右兩個子框(取面積相等)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I方向正好相 反，也即是說兩個子框?qū)ν饨绺蓴_產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互抵消。在一般情況下，外界干擾源的 距離比線圈的尺寸要大得多，可以近似認為外界干擾場在兩個子框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I是 相等的，因此這種干擾感應(yīng)電流近似被全部抵消。而發(fā)射線圈產(chǎn)生的有效電磁場，情況和干 擾場不同，如圖5，由于發(fā)射線圈也是8字型，兩個發(fā)射子線框產(chǎn)生的電磁場方向相反，因而 導(dǎo)致兩個接收子框產(chǎn)生的感應(yīng)電流I方向一致，相互加強。也即是說8字線圈對有效場產(chǎn) 生的感應(yīng)電流方向不產(chǎn)生影響。從上述分析可以看出重疊回線8字線圈對外界干擾應(yīng)該具有很強的壓制作用。本發(fā)明通過“8”字幾何形態(tài)的發(fā)射、接收線圈，在前期采集信號時就達到消除外界 干擾電磁波的目的。該線圈在消除干擾電磁波的同時，保證自身激發(fā)的電磁波要能有效的 接收，使用較方便，實用于瞬變電磁方法的實際工作。


圖1重疊回線矩形線圈。圖2中心回線矩形線圈。圖3矩型線圈干擾電磁場示意圖。圖4重疊回線8字線圈干擾電磁場示意圖。圖5重疊回線8字線圈有效電磁場示意圖。圖6重疊回線8字線圈設(shè)計示意圖。圖7中心回線8字線圈設(shè)計示意圖。圖8a采用8字線圈進行數(shù)據(jù)采集單道歸一化電位值(V/I)衰減曲線圖。圖8b采用矩形回線進行數(shù)據(jù)采集單道歸一化電位值(V/I)衰減曲線圖。圖9a采用8字線圈進行數(shù)據(jù)采集V/I值剖面圖。圖9b采用矩形回線進行數(shù)據(jù)采集V/I值剖面圖。
具體實施例方式本實施例是在常規(guī)矩形發(fā)射、接收線圈的基礎(chǔ)上，分別將發(fā)射線圈1和接收線圈2
4從中間扭轉(zhuǎn)180度，變形為兩個8字線圈，并且每個8字線圈的兩個子線圈面積相等，具體 設(shè)計為重疊回線8字線圈和中心回線8字線圈見兩種，見圖6、圖7。圖8、圖9所示是在測點附近有高壓線的同一地點采用傳統(tǒng)重疊回線矩型線框和 重疊回線8字形線框做的對比測量結(jié)果(兩者測量有效面積相等)從圖8、圖9中可以看出，常規(guī)矩形線圈采集數(shù)據(jù)(圖中b)畸變明顯，正是外界干 擾電磁場所致，8字線圈采集數(shù)據(jù)(圖中a)相對平滑，沒有畸變現(xiàn)象，幾乎完全消除兩外界 電磁場干擾。因此可以看出8字線圈比常規(guī)矩型線圈的抗干擾能力要強很多。
權(quán)利要求
瞬變電磁“8”字發(fā)射接收線圈，其特征是該發(fā)射接收線圈是在常規(guī)單個框形發(fā)射、接收線圈的基礎(chǔ)上，分別將發(fā)射線圈和接收線圈從中間扭轉(zhuǎn)180度，變形為兩個8字線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁“8”字發(fā)射接收線圈，其特征是所述每個8字線圈 的兩個子線圈呈矩形框。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁“8”字發(fā)射接收線圈，其特征是所述每個8字線圈 的兩個子線圈呈正方形框。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁“8”字發(fā)射接收線圈，其特征是每個8字線圈的兩 個子線圈面積相等。
全文摘要
瞬變電磁8字發(fā)射接收線圈，其特征是該發(fā)射接收線圈是在常規(guī)單個框形發(fā)射、接收線圈的基礎(chǔ)上，分別將發(fā)射線圈和接收線圈從中間扭轉(zhuǎn)180度，變形為兩個8字線圈。本發(fā)明通過8字幾何形態(tài)的發(fā)射、接收線圈，在前期采集信號時就達到消除外界干擾電磁波的目的。該線圈在消除干擾電磁波的同時，保證自身激發(fā)的電磁波要能有效的接收，使用較方便，實用于瞬變電磁方法的實際工作。
文檔編號H01F41/04GK101853730SQ20091006376
公開日2010年10月6日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者劉建學(xué), 劉鐵, 卿志, 周柏林, 曹哲明, 朱正國, 林昀 申請人:中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司