[發明專利]用于被動式測深的脈沖磁矩裝置

無效

• 申請號: 201310181147.0
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103266882A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 李偉;車振
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一〇研究所
• 主分類號: E21B47/04
• 分類號: E21B47/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;仇蕾安

技術領域

本發明涉及一種脈沖磁矩裝置，具體涉及一種水平定向鉆進中的用于被動式測深的脈沖磁矩裝置，屬于定向鉆進技術領域。

背景技術

非開挖技術是新興的施工技術，可以在不對路面“開膛破肚”的情況下進行地下管道的施工。水平定向鉆進是非開挖技術的核心，在鉆進的過程中深度測量的精度是關鍵操作。

目前的測深技術，均利用線圈從地下向地面發射一定頻率的電磁場信號——頻率為10Hz～40kHz之間。然后在地面上應用接收線圈或者接收天線進行搜索式定位。這種方法缺點是明顯的：一是定位時間較長，因為在地面上不同的測量點或者測量線上完成搜索測量需要耗費較長的時間；二是對發射線圈的功率要求較高，因為發射線圈要保持一定的發射時間，否則信號不能被可靠地接收到。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用于被動式測深的脈沖磁矩裝置，利用該裝置發射的脈沖磁場可以無需搜索進行快速測深。

一種用于被動式測深的脈沖磁矩裝置，該脈沖磁矩裝置包括磁場線圈、微控制器、高壓電容、聯動電控開關A、聯動電控開關B、時鐘芯片、倍壓升壓單元和電池組；倍壓升壓單元通過聯動電控開關A與磁場線圈的一端連接，倍壓升壓單元通過聯動電控開關B與磁場線圈的另一端連接，高壓電容一端與聯動電控開關A連接，另一端與聯動電控開關B連接，微控制器分別與聯動電控開關A的控制端、聯動電控開關B的控制端和時鐘芯片連接，電池組分別給倍壓升壓單元和高壓電容供電；

當微控制器在時鐘芯片的驅動下控制聯動電控開關A接通和聯動電控開關B斷開時，則高壓電容充電，當微控制器在時鐘芯片的驅動下控制聯動電控開關A斷開和聯動電控開關B接通時，則高壓電容放電產生磁場；倍壓升壓單元實現電池組電壓的變換。

所述的磁場線圈由密繞的螺線管與圓棒狀的磁芯組成，磁芯的兩端加工成二次曲面、球面或橢球面。

所述的脈沖磁矩裝置產生脈沖磁場的持續時間為1ms～100ms，且脈沖磁場的間隔時間為1s～600s。

有益效果：本發明能夠利用該裝置發射的脈沖磁場可以快速實現深度測量，無需進行多個測量點的搜索式測量，整個測深過程僅需3～5秒即可完成。

附圖說明

圖1為本發明脈沖磁矩裝置的組成圖。

圖2為本發明脈沖磁矩裝置的實施案例圖。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

如附圖1所示，本發明提供了一種用于被動式測深的脈沖磁矩裝置，該脈沖磁矩裝置每間隔一定的時間產生一個強磁場脈沖，且磁場是由高壓產生的大電流產生的，且持續時間為1ms～100ms；脈沖磁場的間隔時間是可程序設定的，其范圍在1s～600s之間。

該脈沖磁矩裝置包括磁場線圈、微控制器、高壓電容、聯動電控開關A、聯動電控開關B、時鐘芯片、倍壓升壓單元和電池組；當微控制器在時鐘芯片的驅動下控制聯動電控開關A接通和聯動電控開關B斷開時，則高壓電容充電，當微控制器在時鐘芯片的驅動下控制聯動電控開關A斷開和聯動電控開關B接通時，則高壓電容放電產生磁場；倍壓升壓單元實現電池組電壓的變換。

其中磁場線圈由密繞的螺線管與圓棒狀的磁芯材料組成，磁芯的兩端加工成標準的二次曲面（球面或者橢球面），以保證其能被最大程度地均勻磁化，這種設計能夠以較小的體積產生較大的磁場能量。

倍壓升壓單元能夠在提供較大電壓（不低于200V）的同時提供較大的電流（不低于10A），并持續一定的時間（不低于1ms）。

連接關系：倍壓升壓單元通過聯動電控開關A與磁場線圈的一端連接，倍壓升壓單元通過聯動電控開關B與磁場線圈的另一端連接，高壓電容一端與聯動電控開關A連接，另一端與聯動電控開關B連接，微控制器分別與聯動電控開關A的控制端、聯動電控開關B的控制端和時鐘芯片連接，電池組分別給倍壓升壓單元和高壓電容供電；

工作原理：

實際應用中，該脈沖磁矩裝置安裝在無磁鉆桿的鉆頭內，并由無磁鉆桿帶動脈沖磁矩裝置伸入地下。當裝置工作時，在系統上電啟動后，微控制器以10Hz的頻率不間斷地讀取時鐘芯片的時間，并控制聯動電控開關A閉合且聯動電控開關B斷開，開始對高壓電容充電，微控制器通過控制充電時間長短來控制高壓電容的充電截止電壓；本發明充電時間是可變的，范圍在10ms～10s。