一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置，包括發(fā)射線圈和接收線圈，兩者間留有空隙；接收線圈在繞制時(shí)，繞制成一個(gè)主測(cè)量線圈和四個(gè)附加子線圈，其中，主測(cè)量接收線圈與發(fā)射線圈采用共中心點(diǎn)形式擺放，四個(gè)子線圈分別放置于發(fā)射線圈內(nèi)的四個(gè)角處并與主測(cè)量接收線圈串聯(lián)，且主測(cè)量接收線圈的繞制方向與子線圈的繞制方向相反。本發(fā)明一是可有效減少互感影響；二是利用發(fā)射線圈與接收線圈之間的互感效應(yīng)來降低前者對(duì)后者的影響，在消弱一次場(chǎng)干擾的同時(shí)，保障了二次場(chǎng)信號(hào)的有效利用；三是其自身具備一定干擾噪聲壓制作用，在一定程度上可提高信噪比，利于對(duì)二次場(chǎng)晚期弱信號(hào)識(shí)別和提?。槐景l(fā)明不改變傳統(tǒng)的中心回線測(cè)量裝置形式，探測(cè)施工便捷。
【專利說明】 一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及瞬變電磁探測(cè)技術(shù)，具體地說是一種一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置。
[0002]_
【背景技術(shù)】
[0003]眾所周知，瞬變電磁法屬于時(shí)間域電磁法，簡(jiǎn)稱TEM。它是利用不接地回線向地下發(fā)送一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈觀測(cè)感應(yīng)二次電磁場(chǎng)，通過對(duì)感應(yīng)二次電磁場(chǎng)時(shí)空分布規(guī)律的研究，來達(dá)到解決探測(cè)對(duì)象電磁性結(jié)構(gòu)分析的方法。隨著地球物理勘探事業(yè)的發(fā)展，復(fù)雜地區(qū)的勘探日益增多，瞬變電磁法數(shù)據(jù)采集越來越受到工作區(qū)域條件的限制，特別是在隧道、井下超前探測(cè)中，由于施工條件限制，回線邊長(zhǎng)不能太大，使得采集到的信號(hào)非常微弱，探測(cè)的深度大大降低，滿足不了精細(xì)勘探和超前探測(cè)的要求。為滿足以上要求，在線圈大小一定的情況下，不得不增加線圈匝數(shù)，但由此也帶了互感的影響問題(引用文獻(xiàn):肖明輝等.國(guó)內(nèi)多匝小線框瞬變電磁研究現(xiàn)狀探討.2011，10:158-159)。在瞬變電磁法中，如天然電磁場(chǎng)噪聲、人文干擾和煤礦井下電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)等，均會(huì)嚴(yán)重干擾瞬變電磁設(shè)備的測(cè)量效果，為了抑制干擾必須要找到有效的方法。
[0004]_

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提出一種有效減少互感、提高信噪比并能利用互感影響來削弱一次場(chǎng)的瞬變電磁測(cè)量裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置，包括發(fā)射線圈和內(nèi)置其中的接收線圈，所述接收線圈由主測(cè)量線圈和若干個(gè)子線圈相互串聯(lián)構(gòu)成，所述子線圈均勻分布于所述發(fā)射線圈和主測(cè)量線圈之間，所述主測(cè)量線圈的繞制方向與子線圈的繞制方向相反。
[0007]所述發(fā)射線圈、主測(cè)量線圈和四個(gè)子線圈呈回字形結(jié)構(gòu)，且位于同一平面內(nèi)；所述子線圈分別布置在發(fā)射線圈的內(nèi)角和主測(cè)量線圈的外角之間，其中發(fā)射線圈和主測(cè)量線圈的中心點(diǎn)重合。
[0008]所述發(fā)射線圈與主測(cè)量線圈及子線圈之間留有空隙。
[0009]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用獨(dú)特的裝置設(shè)計(jì)，一方面，發(fā)射線圈尺寸大于接收線圈，且發(fā)射線圈與接收線圈之間留有空隙，可有效減少互感影響；另一方面，利用發(fā)射線圈與接收線圈之間的互感效應(yīng)來降低發(fā)射線圈對(duì)接收線圈的影響，在消弱一次場(chǎng)干擾的同時(shí)，保障了二次場(chǎng)信號(hào)的有效利用；第三方面，其自身具備一定干擾噪聲壓制作用，在一定程度上可提高信噪比，尤其更有利于對(duì)二次場(chǎng)晚期弱信號(hào)識(shí)別和提??；本發(fā)明不改變傳統(tǒng)的中心回線測(cè)量裝置形式，探測(cè)施工便捷。
[0010]_【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是接收線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明接收線圈繞制方向簡(jiǎn)單示意圖；
圖4是本發(fā)明測(cè)量得到的感應(yīng)電壓衰減曲線圖；
圖中，1.發(fā)射線圈，2.接收線圈，3.主測(cè)量線圈，4.子線圈，5.主測(cè)量線圈繞制方向，
6.子線圈繞制方向，7.主測(cè)量線圈電流方向，8.子線圈電流方向，9.發(fā)射引線，10.接收引線。
[0012]_
【具體實(shí)施方式】
[0013]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。
[0014]實(shí)施例1:如圖1-3所不,一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置,包括發(fā)射線圈I和接收線圈2，接收線圈2內(nèi)置于發(fā)射線圈I中，兩者分別經(jīng)發(fā)射引線9和接收引線10與接收機(jī)連接。
[0015]發(fā)射線圈I的尺寸大于接收線圈2，發(fā)射線圈I與接收線圈2之間留有空隙，兩者呈回字形結(jié)構(gòu)；接收線圈2在繞制時(shí)，繞制成一個(gè)主測(cè)量線圈3，四個(gè)附加子線圈4，子線圈4也呈回字形結(jié)構(gòu)。主測(cè)量線圈3與發(fā)射線圈I位于同一平面，采用共中心點(diǎn)形式擺放，四個(gè)附加子線圈4分別放置于發(fā)射線圈I的頂角內(nèi)側(cè)和主測(cè)量線圈的頂角外側(cè)之間并與主測(cè)量線圈串聯(lián)；主測(cè)量線圈繞制方向5與子線圈繞制方向6相反。
[0016]本發(fā)明探測(cè)原理為:激勵(lì)電源對(duì)發(fā)射線圈進(jìn)行激勵(lì)后，四個(gè)附加小接收線圈由于最靠近發(fā)射線圈，受發(fā)射線圈互感影響比較強(qiáng)，一次場(chǎng)強(qiáng)度大，因此，相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量裝置形式而言，由于四個(gè)附加小接收線圈的存在，且主測(cè)量線圈與四個(gè)附加小線圈的感生電動(dòng)勢(shì)信號(hào)反向，這樣會(huì)達(dá)到削弱一次場(chǎng)的目的。由于繞制反向，環(huán)境噪聲在大、小接收線圈內(nèi)的響應(yīng)亦反向，這樣能壓制噪聲干擾、增加信噪比，有利于有效信號(hào)的識(shí)別。
[0017]如圖4所示，其為采用同一發(fā)射線圈(Tx)，分別采用不同形式接收線圈(Rxl、Rx2)同一測(cè)點(diǎn)測(cè)量得到的感應(yīng)電壓衰減曲線，Tx與Rx為共中心組合裝置類型。其中Rx2線圈形式見附圖1-3，Rxl形式除去四個(gè)附加小線圈外同Rx2。
[0018]從圖4可以明顯看出:(1)雖然曲線1、2反映出的早期場(chǎng)信號(hào)均出現(xiàn)超幅現(xiàn)象，但仍存在較大差異:曲線I所反映出的早期場(chǎng)信號(hào)更強(qiáng)，超幅現(xiàn)象更為嚴(yán)重，即曲線I退出飽和信號(hào)的的時(shí)間(約為48.8 ii s)晚于曲線2退出飽和信道時(shí)間(約為33.6 ii s); (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37.6 ii S)，比曲線I對(duì)應(yīng)的過渡時(shí)間(約55.2 ii 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，二次場(chǎng)晚期信號(hào)(曲線尾支)均受噪聲影響，衰減曲線出現(xiàn)波動(dòng)，但曲線2衰減更加平滑，波動(dòng)更??；
其中，(I) (2)說明了相同條件下相比Rxl，Rx2受發(fā)射回線產(chǎn)生的一次場(chǎng)干擾影響更小，其自身暫態(tài)過程也更短，這樣采集所得的早期場(chǎng)信號(hào)中的二次場(chǎng)早期信息在較大程度上得以保留，對(duì)于淺層地質(zhì)探測(cè)更加有利；(3)說明了 Rx2可以保障二次場(chǎng)信號(hào)，尤其是晚期場(chǎng)信號(hào)受噪聲影響要弱，信噪比要高些，這得益于該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身對(duì)于噪聲信號(hào)具有一定的壓制作用，因此中深層地質(zhì)探測(cè)效果更理想。
[0019]實(shí)施例2:與實(shí)施例1不同的是在保證整體結(jié)構(gòu)不變的情況下，接收線圈的繞制方式可以多樣，且接收線圈繞成的形狀也可多樣，只要保證主測(cè)量線圈與四個(gè)附加小線圈繞制方向相反即可。
[0020]具體在實(shí)施過程中，一種一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置，包括以下步驟:
(1)整體采用共中心點(diǎn)測(cè)量裝置形式，但接收線圈繞制時(shí)，用一根線將其繞成一個(gè)主測(cè)量線圈、四個(gè)附加小線圈形式，且主測(cè)量線圈與四個(gè)附加小線圈繞制方向相反；
(2)根據(jù)實(shí)際工作需要，確定發(fā)射線圈和接收線圈的匝數(shù)、邊長(zhǎng)等參數(shù)，并確定其固定形式等；
(2)發(fā)射線圈接頭接入發(fā)射機(jī)，將接收線圈的接頭與接收機(jī)相連，；
(3)當(dāng)激勵(lì)電源對(duì)發(fā)射線圈進(jìn)行激勵(lì)后，采集通道對(duì)接收線圈獲得的信號(hào)進(jìn)行全程采集，并將采集到的信號(hào)傳入接收機(jī)，完成數(shù)據(jù)采集。
[0021]上述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，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】
1.一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置，包括發(fā)射線圈和內(nèi)置其中的接收線圈，其特征在于:所述接收線圈由主測(cè)量線圈和若干個(gè)子線圈相互串聯(lián)構(gòu)成，所述子線圈均勻分布于所述發(fā)射線圈和主測(cè)量線圈之間，所述主測(cè)量線圈的繞制方向與子線圈的繞制方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置，其特征在于: 所述發(fā)射線圈、主測(cè)量線圈和四個(gè)子線圈呈回字形結(jié)構(gòu)，且位于同一平面內(nèi)；所述子線圈分別布置在發(fā)射線圈的頂角內(nèi)側(cè)和主測(cè)量線圈的頂角外側(cè)之間，其中發(fā)射線圈和主測(cè)量線圈的中心點(diǎn)重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一次場(chǎng)干擾自消的低噪聲瞬變電磁測(cè)量裝置，其特征在于:所述發(fā)射線圈與主測(cè)量線圈及子線圈之間留有空隙。
【文檔編號(hào)】G01V3/10GK103499839SQ201310427367
【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】唐潤(rùn)秋, 曹煜, 舒玉峰, 劉家蓮, 郝志超, 吳昭, 黃蘭英, 魏幫俊 申請(qǐng)人:安徽惠洲地下災(zāi)害研究設(shè)計(jì)院