[發明專利]TEM井中磁探頭的校準裝置及校準方法

有效

• 申請號: 201410071518.4
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103809218A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 黃躍;沈鐘;馮曉蘭;牛瑞峰;杜慶豐;李麗華;紀改玲
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所
• 主分類號: G01V13/00
• 分類號: G01V13/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 張衛華

技術領域

本發明涉及一種TEM井中磁探頭的校準裝置及校準方法。

背景技術

TEM是地球物理勘探中瞬變電磁方法的簡稱。地面發射-井中接收的瞬變電磁(地-井TEM)法的研究和發展始于上世紀70年代，而深入研究、廣泛應用是從上世紀80年代中期開始的。目前地-井TEM三分量儀器，從穩定性、定位精度、觀測精度等各方面來說，均已比較成熟，能滿足地-井TEM測量的需要。國外找礦實踐表明，地-井TEM已成為一種重要的導電礦體勘探方法，尤其是在地面電磁法工作因礦體深度太大，或者在受電性干擾因素(如導電覆蓋、淺部硫化物、地表礦化地層等)影響大的地區，地-井TEM法的優勢就更加突出。在加拿大、澳大利亞等國家，地-井TEM法已成為常規勘查方法，幾乎所有可用的鉆孔都必做地-井TEM測量，提交地-井TEM資料，取得了很多成功的深部找礦實例。

在國內，自1983年以來已經有不少單位開展地-井TEM的研究工作，在地-井TEM方法技術和儀器研制方面取得了一些的進展，但三分量地-井TEM儀器研制基本是空白。

2009年-2013年，在公益性行業科研專項經費項目《深井物探和抗干擾電法技術研究與應用示范》的支持下，中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所在國內首次研制成功一套適用于地-井TEM勘探的儀器設備，包括發射機、接收機、三分量井下探頭和相應的數據處理程序。

三分量井下探頭是項目研制的關鍵設備之一。它分為垂直探頭和水平探頭。由于水平探頭受下井電纜的影響，其旋轉角度是隨機的。因此要求采集井下X方向和Y方向的磁場信號，同時還需要實時采集水平探頭在井下的姿態參數。

這對水平探頭的二個分量Hx與Hy的線圈繞制提出了很高的要求。理論上要求，這兩個方向的線圈絕對正交(垂直)。在TEM水平探頭中，為了實時探測水平探頭的姿態，必須在探頭中放置一個高精度的姿態測量組件。

雖然水平探頭的二個分量Hx與Hy的線圈骨架都是用數控機床加工的，但二組線圈之間是靠十字接頭相連的，接頭之間的間隙會帶來一定誤差。并且Hx、Hy的線圈用繞線機手工繞制時也會有一定誤差，所以測量二個線圈Hx與Hy的正交誤差是需要解決的關鍵技術之一。

另外，井中探頭水平分量的指向與探頭姿態測量部件的指向是按照探管外部的一根定位指示線來組裝的，人工組裝會帶來一定的誤差，這個誤差也是我們需要測量的重要參數。

有了這些偏差的數值，我們便可以在后期的數據處理上進行校正。所以，如何測量水平分量Hy和Hx的線圈與姿態測量部件的安裝精度(誤差)，以及如何測試兩個線圈的正交偏差值，是本發明要解決的關鍵技術。

與本發明最相近的一種設備是大直徑環形線圈校準裝置。

大直徑環形線圈校準裝置用于測量磁探頭(垂直探頭)的幅頻特性及方位，這是一種常用的方法，其優點是在地面放一個大直徑環形線圈很方便，只要環形線圈的直徑精確到0.1％，電流的測量精度到0.1％，產生的磁場精度最大誤差僅0.2％。

用大直徑環形線圈裝置測量的缺點是要求信號功率較大，特別是低頻端要求的功率更大，測量電流的無感取樣電阻的功率也要足夠大。當線圈半徑r=6.13米時，線段兩端的磁場衰減1％。(此處的線段指水平分量探頭Hy或Hx的線圈長度)。因此選擇環形線圈的直徑要根據被測探頭的諧振頻率，靈敏度及探頭線圈的長度綜合考慮。另外，高精度的大直徑環形線圈制作起來比較困難。測試時，探頭在環形線圈的中間，要求與環形線圈在同一平面，另外要進行高精度旋轉，這些實現起來都很困難。

發明內容

鑒于上述，本發明的目的是提供一種TEM井中磁探頭的校準裝置及校準方法，它可以對水平分量探頭的Hy線圈和Hx線圈與姿態測量部件的安裝精度(誤差)進行精確測量，以及測量Hy和Hx這兩個線圈的正交的偏差值。

本發明采用的技術解決方案為：

TEM井中磁探頭的校準裝置包括赫姆霍茨線圈、腳架，TEM井中探頭，其中：

腳架設置在赫姆霍茨線圈頂部，該腳架具有中心圓孔，該中心圓孔的外周設置可相對于該腳架旋轉的制有360°刻度的刻度盤。

校準和測試時，TEM井中探頭穿設于腳架的中心圓孔中，通過卡箍將TEM井中探頭與腳架上的刻度盤連接。

所述TEM井中探頭由下至上依次由探頭水平分量Hy線圈與Hx線圈、探頭放大器、探頭姿態測量部件、馬龍頭連接組成。

TEM井中磁探頭的校準方法包括以下步驟：

步驟1：制作測試裝置