[發(fā)明專利]全程全空間瞬變電磁裝置及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310427387.4
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103499844A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倪圣軍;潘樂荀;胡雄武;黃蘭英;戚俊;楊勝倫;吳昭;舒玉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽惠洲地下災(zāi)害研究設(shè)計院
• 主分類號: G01V3/28
• 分類號: G01V3/28
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 奚華保;袁由茂

?

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地球物理勘探裝置及測量方法領(lǐng)域，特別是一種全程全空間瞬變電磁裝置及測量方法。

?

背景技術(shù)

眾所周知，瞬變電磁法又稱時間域電磁法（TEM），它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，利用不接地線圈向地下發(fā)送一次電磁場，在一次電磁場間歇期間，使用不接地線圈觀測二次場的方法，進行不同巖性地層的物性差異分析。

在常規(guī)瞬變電磁法勘探中，為達到一定的探測深度，發(fā)射和接收裝置常使用多匝線圈。特別是在礦井巷道中進行勘探，如進行超前探測等工作時，由于巷道內(nèi)金屬錨網(wǎng)等干擾，必需增加回線匝數(shù)，增大磁矩，以增加勘探深度。而線圈匝數(shù)的增加，也使得線圈的自感及相互間的互感對早期數(shù)據(jù)的影響增大，關(guān)斷時間增加，早期的數(shù)據(jù)發(fā)生畸變，不能加以利用。

從原理上講，TEM不僅能夠測量淺層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，而且能夠測量深層地質(zhì)構(gòu)造，而TEM方法探測淺部結(jié)構(gòu)的能力主要由早期信號攜帶，因此，線圈的自感及互感影響導(dǎo)致的早期數(shù)據(jù)發(fā)生畸變直接影響淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的測量，使得常規(guī)瞬變電磁法存在一個探測盲區(qū)，可達幾十米。

而且，在礦井巷道中，用瞬變電磁法對不良地質(zhì)體進行探測時，與在地表對地表下進行探測截然不同。前者屬于地下全空間反演，想要確定異常體的位置和范圍，需要考慮周圍空間的綜合影響。因此，在礦井巷道中，利用瞬變電磁法對異常體進行探測時，存在著如何對異常體方位進行判別的問題。

?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提出一種能有效降低線圈間自感及相互間互感、能減小盲區(qū)并能對異常體進行全空間有效定位的瞬變電磁裝置及測量方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：全程全空間間瞬變電磁裝置，包括與發(fā)射線圈連接的發(fā)射單元和與接收線圈連接的多通道接收單元，所述發(fā)射單元和多通道接收單元兩者分別與信號處理單元相連接，所述信號處理單元經(jīng)通訊單元與主機連接；所述發(fā)射單元包括多頻發(fā)射器、第一A/D轉(zhuǎn)換芯片和用于給發(fā)射線圈供電的激勵電源；所述多通道接收單元包括與至少兩個接收線圈相連接的前置放大器及第二A/D轉(zhuǎn)換芯片；所述第一A/D轉(zhuǎn)換芯片采集多頻發(fā)射器電流信息并送入信號處理單元處理，所述第二A/D轉(zhuǎn)換芯片將經(jīng)前置放大器放大或縮小信號采集后送入信號處理單元處理；所述信號處理單元由現(xiàn)場可編程邏輯單元（以下簡稱FPGA）和隨機存儲器（以下簡稱RAM）構(gòu)成，所述通訊單元用于將所述RAM存儲的數(shù)據(jù)存入主機。

所述發(fā)射線圈置于所述接收線圈外側(cè)周邊或端部上方，其間設(shè)有0.1-0.6m間隙。

所述接收線圈是由主接收線圈和副接收線圈構(gòu)成的雙接收線圈；其中主、副接收線圈大小相同，且平行對稱設(shè)置，間距為6-12cm；所述發(fā)射線圈放置于所述雙接收線圈的上下兩端上方且與雙接收線圈相互垂直。

所述接收線圈由主接收線圈和副接收線圈構(gòu)成；其中主、副接收線圈大小相同，且平行對稱設(shè)置，間距為6-12cm；所述主接收線圈套置于發(fā)射線圈內(nèi)且與之共面及共中心點。

所述接收線圈由主接收線圈、副接收線圈和子接收線圈構(gòu)成；其中主、副接收線圈大小相同，且平行對稱設(shè)置，間距為6-12cm；子接收線圈為單匝小線圈，套置于主接收線圈內(nèi)；所述發(fā)射線圈套置于主接收線圈外，發(fā)射線圈、主接收線圈和子接收線圈三者處于同一平面且中心點相同；其中，發(fā)射線圈與主接收線圈間隔0.1?m-0.6m，主接收線圈與子接收線圈間隔0.05?m-0.3m。

所述接收線圈由主接收線圈、副接收線圈和子接收線圈構(gòu)成，所述子接收線圈為單匝小線圈，套置于主接收線圈內(nèi)；所述發(fā)射線圈套置于主接收線圈外，發(fā)射線圈、主接收線圈和子接收線圈三者處于同一平面且中心點相同；所述副接收線圈與主接收線圈和子接收線圈的擺放方式為正交或斜交。

所述接收線圈由主接收線圈和副接收線圈套置構(gòu)成雙接收線圈，所述發(fā)射線圈放置于套置的雙接收線圈的外圍，所述發(fā)射線圈和套置的雙接收線圈位于同一平面且兩者中心點相同。

所述前置放大器和第二A/D轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)量根據(jù)接收線圈的個數(shù)對應(yīng)配置，并相應(yīng)設(shè)置若干個同步接收測量數(shù)據(jù)的通道通訊接口。

所述主機采用ARM四核處理器，實時分析數(shù)據(jù)；所述通訊單元為RS485接口或USB接口。

本發(fā)明的另一目的是提供所述裝置的瞬變電磁測量方法，包括以下步驟：

（1）攜帶裝置進入礦井下巷道探測區(qū)；