本發(fā)明涉及地球物探，具體為一種鉆孔瞬變電磁儀。

背景技術(shù)：

1、礦井水害是煤礦生產(chǎn)和建設(shè)過程中的主要災(zāi)害之一，當(dāng)前巷道的機(jī)械化快速掘進(jìn)對煤礦防治水的技術(shù)及裝備的需求和要求也不斷提高。在礦井水害勘查的物探方法中，礦井瞬變電磁法是目前普遍采用探測煤礦隱伏富水區(qū)效果較好的地球物理方法。瞬變電磁法通過向發(fā)射回線中注入脈沖電流，電流的高速變化會(huì)在地下產(chǎn)生脈沖磁場，地下的目標(biāo)體受到脈沖磁場的激發(fā)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)渦流，從而產(chǎn)生二次感應(yīng)磁場，通過使用磁場傳感器接收不同時(shí)間的感應(yīng)磁場強(qiáng)度，可獲得不同深度的地下目標(biāo)體的電性參數(shù)信息。礦井瞬變電磁法具有探測距離遠(yuǎn)和對低阻體響應(yīng)敏感的優(yōu)點(diǎn)。

2、常規(guī)礦井瞬變電磁法的發(fā)射和接收線圈一般采用多匝方形回線，存在探測盲區(qū)較大、易受巷道金屬體干擾影響、體積效應(yīng)大、探測精度低等問題。相比較上述地球物理探測方法，鉆孔瞬變電磁法將接收探頭置于鉆孔之中，由于距離探測目標(biāo)更近且遠(yuǎn)離巷道，不僅可以觀測到更強(qiáng)的響應(yīng)信號，還可有效削弱孔外各類電磁信號的干擾，能夠滿足大埋深、精細(xì)化探測需求，尤其是水害探測。

3、目前，鉆孔中觀測瞬變電磁場響應(yīng)的工作方式主要包括：地－井瞬變電磁法、隧道－鉆孔瞬變電磁法、瞬變電磁測井和鉆孔瞬變電磁法。其中，鉆孔瞬變電磁儀將發(fā)射線圈和接收線圈同時(shí)設(shè)置于鉆孔內(nèi)，利用鉆機(jī)鉆桿推進(jìn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離推送，配套鉆機(jī)使用，邊推邊探，可作為長鉆孔探測的重要手段。

4、現(xiàn)有技術(shù)中的鉆孔瞬變儀還存在一些不足之處：由于探測單元在鉆孔內(nèi)隨鉆桿推進(jìn)，受限于鉆孔尺寸和集成度水平，接收天線每次僅能測量一個(gè)分量方向的磁場變化信息，要完成三分量的測量，需要分別在三個(gè)分量方向上發(fā)送瞬變脈沖并采集對應(yīng)方向的磁場分量信號，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、反演和成像處理后得到目標(biāo)范圍的整體感應(yīng)磁場信息；同時(shí)電磁儀采集的數(shù)據(jù)需要通過通訊電纜實(shí)時(shí)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行儲存，瞬變電磁儀本身未提供儲存數(shù)據(jù)的功能，增加了系統(tǒng)連接的復(fù)雜度和系統(tǒng)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種鉆孔瞬變電磁儀，具備高集成度的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)鉆孔軌跡測量與瞬變電磁三分量測量一體化，同時(shí)瞬變電磁儀具備儲存測試數(shù)據(jù)的功能，測試過程中無需使用通信電纜與上位機(jī)連接，降低了系統(tǒng)連接的復(fù)雜度。

2、本技術(shù)提供如下技術(shù)方案：

3、一種鉆孔瞬變電磁儀，包括電源短節(jié)和探測短節(jié)，所述電源短節(jié)用于為探測短節(jié)供電，所述探測短節(jié)用于測量地質(zhì)體的電磁響應(yīng)信息，所述電源短節(jié)和探測短節(jié)可拆卸地連接，所述電源短節(jié)與鉆桿通過鉆桿適配頭可拆卸地連接，所述探測短節(jié)包括接收天線，所述接收天線包括三個(gè)互相正交的接收線圈，用于同時(shí)測量三個(gè)正交方向上的磁場變化信息。

4、技術(shù)原理：瞬變電磁儀的結(jié)構(gòu)分為電源短節(jié)和探測短節(jié)，可分別實(shí)現(xiàn)電源管理和探測功能，組裝好的瞬變電磁儀可以與鉆桿組合隨鉆桿推進(jìn)進(jìn)行探測，同時(shí)探測單元實(shí)現(xiàn)同時(shí)測量三分量信息。

5、有益效果：瞬變電池儀的結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，可以快速拆卸組合，并通過鉆孔適配頭與鉆桿連接，可隨鉆桿推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)隨鉆孔軌跡測量。探測短節(jié)同時(shí)測量三分量信息，可進(jìn)一步提高測試效率。高集成度的分體式結(jié)構(gòu)也提供了檢修及更換配件的靈活性。另外鉆桿適配頭可與不同規(guī)格的鉆桿完成適配，增加了瞬變電磁儀的使用范圍。

6、進(jìn)一步，所述電源短節(jié)包括電源短節(jié)外殼體、電源短節(jié)內(nèi)殼體、堵頭和電池筒連接頭，所述電源短節(jié)外殼體為一端封閉的管狀結(jié)構(gòu)，所述電源短節(jié)內(nèi)殼體為兩端開口的管狀結(jié)構(gòu)，電源短節(jié)內(nèi)殼體的外徑等于電源短節(jié)外殼體的內(nèi)徑，在電源短節(jié)內(nèi)殼體內(nèi)安裝有礦用電池和電源控制電路，礦用電池和電源控制電路電性連接，所述堵頭和電池筒連接頭分別安裝于電源短節(jié)內(nèi)殼體的兩端，所述堵頭、電源短節(jié)內(nèi)殼體、礦用電池、電源控制電路和電池筒連接頭組合形成本安型電池筒，所述本安型電池筒安裝于電源短節(jié)外殼體的內(nèi)部。

7、有益效果：電源短節(jié)具備本質(zhì)安全的特性，可以安全可靠地為瞬變電磁儀供電。

8、進(jìn)一步，所述探測短節(jié)包括探測短節(jié)殼體、探測骨架和螺紋嵌套，所述探測短節(jié)殼體包含前端封閉、后端開口的管狀空腔，所述探測骨架安裝于探測短節(jié)的管狀空腔內(nèi)，所述螺紋嵌套安裝于管狀空腔的開口端，用于封閉管狀空腔并將探測骨架與探測短節(jié)殼體進(jìn)行固定；所述探測骨架包括探測支架、探測控制模塊、接收天線、發(fā)射天線，所述探測支架用于為探測控制單元、接收天線和發(fā)射天線提供固定和支撐，所述探測控制模塊用于鉆孔瞬變電磁儀的控制和數(shù)據(jù)采集，所述發(fā)射天線用于產(chǎn)生脈沖磁場，所述接收天線用于測量磁場變化信息。

9、有益效果：探測短節(jié)具備完整的封閉與支撐結(jié)構(gòu)，充分保證各功能單元的可靠性。

10、進(jìn)一步，所述探測骨架沿探測短節(jié)的軸向依次布置探測控制模塊、發(fā)射天線和接收天線，所述接收天線為互相正交的三分量天線，包括x方向線圈、y方向線圈和z方向線圈。

11、有益效果：接收天線布置于探測短節(jié)的最前端，可有效降低其他功能單元對接收信號的電磁干擾。同時(shí)接收天線更接近地質(zhì)體，測量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。

12、進(jìn)一步，所述探測控制模塊包括發(fā)射電路單元、接收電路單元、主控器、存儲單元和通訊單元，所述發(fā)射電路單元與發(fā)射天線電性連接，用于產(chǎn)生脈沖電信號；所述接收電路單元與接收天線電性連接，用于對三分量電壓信號進(jìn)行采樣；所述主控器與發(fā)射電路單元、接收電路單元、存儲單元和通訊單元電性連接，用于控制發(fā)射天線與接收天線的工作狀態(tài)，還用于對三分量電壓信號的采樣進(jìn)行處理，建立時(shí)間序列數(shù)據(jù)，所述存儲單元用于儲存處理后的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，所述通訊單元用于與上位機(jī)建立通訊。

13、有益效果：探測短節(jié)中集成了大容量的存儲單元，在測量過程中實(shí)時(shí)存儲測量數(shù)據(jù)，無需連接通信電纜實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)，降低了系統(tǒng)連接的復(fù)雜度和系統(tǒng)成本。

14、進(jìn)一步，所述探測骨架還包括姿態(tài)測量模塊，用于測量探測短節(jié)的工作姿態(tài)信息，所述的工作姿態(tài)信息包括探測短節(jié)的方位角、工具面角以及傾角。

15、有益效果：探測短節(jié)中集成了姿態(tài)測量模塊，可實(shí)現(xiàn)鉆孔軌跡測量與瞬變電磁三分量測量一體化，上位機(jī)軟件可結(jié)合軌跡測量數(shù)據(jù)與三分量測量數(shù)據(jù)，完成地質(zhì)體的精準(zhǔn)成像。

16、進(jìn)一步，所述螺紋嵌套和電池筒連接頭中心設(shè)有開孔，所述電源控制電路設(shè)有供電線，所述供電線穿過電池筒連接頭中心的開孔，在供電線的末端設(shè)有供電接口；所述探測控制模塊設(shè)有受電線，所述受電線穿過螺紋嵌套的中心開孔，在受電線的末端設(shè)有受電接口，所述供電接口與所述受電接口匹配連接。

17、有益效果：通過供電接口和受電接口的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電源短節(jié)與探測短節(jié)的快速供電連接。

18、進(jìn)一步，所述電源短節(jié)外殼體和探測短節(jié)殼體使用玻璃纖維，所述鉆桿適配頭使用無磁鋼材料。

19、有益效果：玻璃纖維外殼體和無磁鋼材料可以避免反射信號衰減和對接收天線造成電磁干擾，有效保證電磁儀探測的工作性能。

20、進(jìn)一步，所述鉆孔瞬變電磁儀還包括上位機(jī)軟件，用于與探測短節(jié)建立通訊連接設(shè)置鉆孔瞬變電磁儀的工作參數(shù)，還用于讀取和分析鉆孔瞬變電磁儀的測量數(shù)據(jù)。