[發明專利]瞬變電磁8字發射接收線圈

無效

• 申請號: 200910063764.4
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN101853730A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 劉鐵;林昀;卿志;朱正國;曹哲明;周柏林;劉建學
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: H01F5/00
• 分類號: H01F5/00;H01F41/04;G01V3/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

技術領域

本發明涉及發射接收線圈，尤其涉及一種瞬變電磁8字發射接收線圈。該線圈是瞬變電磁設備的重要組成部分，發射線圈完成電磁場的激發，接收線圈完成感應電磁場的接收。

背景技術

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。主要應用在工程地質勘察、金屬礦藏探查、煤礦探查等領域。

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射線圈產生的二次電磁場，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。由電磁感應定理可以知道，干擾電磁場產生的感應電流按一個方向沿整個線圈流通。因此感應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，可以導致接收線圈接收的數據無法有效使用。

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”，西安交通大學學報，2001，第4期)：1、信號的累加：信號的累加是瞬變電磁系統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，經過n次取樣累加后，可取得n1/2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觀測二次場的瞬變特征?？梢砸欢ǔ潭壬弦种频皖l電磁噪聲、風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：在原來發射周期T上加一個隨機數t，t∈(0，T)，把周期為T的雙極性發射方波變成了非周期(T+t)的隨機雙極性發射方波，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?？梢砸欢ǔ潭壬蠅褐浦芷谛缘母蓴_信號和非周期性的隨機干擾信號。4、數字濾波：后期數據處理研制干擾方法，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，但由于數字信號處理本身的局限性，導致每種方法壓制外界干擾都有其不同針對性，從大量實際測量數據表明，在外界干擾大且干擾存在一定規律時(如工業區、城區、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，不能滿足數據要求，往往達不到實用的效果。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述背景技術存在的不足，提出一種能有效消除干擾電磁場的瞬變電磁8字發射接收線圈。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：瞬變電磁8字發射接收線圈，其特征是該發射接收線圈是在常規單個框形發射、接收線圈的基礎上，分別將發射線圈和接收線圈從中間扭轉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。

本發明設計“8”字幾何形態的線圈，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)，觀察干擾電磁場產生的感應電流情況。

從圖4中可以看出，左右兩個子框(取面積相等)產生的感應電流I方向正好相反，也即是說兩個子框對外界干擾產生的感應電流相互抵消。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產生的感應電流I是相等的，因此這種干擾感應電流近似被全部抵消。而發射線圈產生的有效電磁場，情況和干擾場不同，如圖5，由于發射線圈也是8字型，兩個發射子線框產生的電磁場方向相反，因而導致兩個接收子框產生的感應電流I方向一致，相互加強。也即是說8字線圈對有效場產生的感應電流方向不產生影響。

從上述分析可以看出重疊回線8字線圈對外界干擾應該具有很強的壓制作用。

本發明通過“8”字幾何形態的發射、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。

附圖說明