[發明專利]一種深海瞬變電磁探測裝置及其方法

無效

• 申請號: 201110291055.9
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102353995A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 席振銖;李波;左立標;金星;宋剛;黃龍;牛之璉;李鋒;吳冬華;薛軍平;張道軍;周勝;夏玉東;王鶴;侯海濤;龍霞
• 申請（專利權）人: 北京先驅高技術開發公司
• 主分類號: G01V3/10
• 分類號: G01V3/10;G01C13/00
• 代理公司: 北京銳思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 李濤

技術領域

本發明涉及一種深海瞬變電磁探測裝置及其方法，用于探測深海底的高阻體或低阻體的異常，適用于深海熱液硫化物礦床的探測。。

背景技術

地球表面70％是海洋，海底蘊藏著對人類的生存和發展極其重要的資源，隨著陸地資源日趨枯竭，海底資源將被人類逐漸開發和利用。為了保護海洋生物、海洋環境，海底資源探測需要環保、高分辨率的海洋電磁探測方法。

針對深海特殊勘查環境、海底熱液硫化礦“富而淺”的特征以及首要是“發現異?！钡牡刭|任務要求，我們提出了深海探測系統必須是“有效、快速、便于實施”。

目前國內外進行深勘察的方法主要是大地電磁法(MT)、可控源音頻大地電磁法(CSAMT)。大地電磁法(MT)是長周期測量天然海底大地電磁信號，計算海底電阻率，儀器設備脫離船舶首先沉入海底，測完一個點后再用聲控裝置釋放沉重，儀器設備利用浮力球浮出海面，再打撈?？梢姡ぷ鞣浅７爆?，而且測量一個測點數據至少2天，不滿足“有效、快速、便于實施”的條件。

可控源音頻大地電磁法(CSAMT)是大地電磁法(MT)的改進，由發射和接收兩部分組成，并且分離距離至少幾公里，需要2艘勘探船；同時測量30個頻點數據至少用1個小時，在測量期間，船體最好不動。可見可控源音頻大地電磁法(CSAMT)在深海作業不便于實施。

發明內容

為了解決現有深?？辈旆椒ㄖ写嬖诘膯栴}，本發明提出了一種深海瞬變電磁探測裝置及其方法。

本發明的深海瞬變電磁探測裝置由甲板單元、水下儀器艙以及水下拖曳單元構成。

其中，甲板單元包括專用監控計算機、甲板電源、混合通訊裝置；

水下儀器艙包括電磁儀主控PC、數據采集裝置、數據儲存裝置、發射控制單元MCU、水下電池單元、水下實時數據通訊裝置、儀器倉拖曳架；

水下拖曳單元包括發射及接收線圈裝置、發射及接收線圈拖曳架。

其中，所述發射及接收線圈裝置為如下類型的線圈裝置中的一種：

(a)水平磁偶共軸偶一偶裝置；

(b)垂直磁偶水平共面偶一偶裝置；

(c)垂直磁偶水平接收偶一偶裝置；

(d)中心回線裝置；

(e)重疊回線裝置。

其中，所述發射及接收線圈裝置優選為中心回線裝置或者重疊回線裝置。其中，所述發射及接收線圈裝置進一步優選為重疊回線裝置。

根據本發明的深海瞬變電磁探測裝置，其發射線圈的工作電流10～50A；優選工作電流20～30A。

根據本發明的深海瞬變電磁探測裝置，其發射線圈匝數為30-50匝；優選發射線圈匝數為40匝。

根據本發明的深海瞬變電磁探測裝置，其接收線圈匝數大于或等于30匝；優選接收線圈匝數大于或等于35匝。

根據本發明的深海瞬變電磁探測裝置，其發射及接收線圈面積為0.5m²到5m2；優選發射及接收線圈面積為1.47m²。

本發明的深海瞬變電磁探測方法包括如下步驟：

1.甲板單元的監控計算機輸入工作設置參數，通過混合通訊裝置的網絡接口向水下儀器艙的電磁儀主控PC發送相關設置參數，并發送開始測量信號；

2.所述水下儀器艙的電磁儀主控PC通過RS232口與發射控制單元MCU握手，發射控制單元MCU給出MCU系統狀態信息，包括電池電壓、儀器各部分工作狀態等；

3.所述電磁儀主控PC機轉發所述甲板單元的監控計算機發送的工作頻率，采樣頻率等參數并發送開始信號；

4.所述發射控制單元MCU控制IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模組，通過發射線圈發送電磁波，工作1～2s后，待發射控制單元MCU工作狀態穩定時，發送同步觸發信號；

5.所述發射控制單元MCU測量工作電流等，通過RS232口傳遞至所述電磁儀主控PC機；

6.所述水下儀器艙的數據采集裝置采集接收線圈收到的數據，并傳輸至所述電磁儀主控PC，將數據存儲到所述水下儀器艙的數據存儲裝置，并傳輸至所述甲板監控單元進行處理；

7.所述甲板監控單元根據收到的數據進行實時處理、曲線顯示及存儲。

根據本發明的深海瞬變電磁探測方法，其中所述發射線圈的工作電流為10～50A；優選工作電流20～30A，電流波形為占空比為1/2的雙極性方波，在1～100ms觀測范圍內，雙極性方波的時基(T/4)為100ms，周期為400ms，工作頻率為0.625Hz-6.25Hz，優選工作頻率為2.5Hz。