[發明專利]用于取消磁場的抵消電路

有效

• 申請號: 201480017320.6
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN105452905B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 戈登·福克斯·韋斯特;彼得·懷特·沃克;本杰明·戴維·波爾策
• 申請（專利權）人: 淡水河谷公司
• 主分類號: G01V3/165
• 分類號: G01V3/165;G01V3/10
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 薛晶晶

技術領域

本發明的各方面大體來說涉及抵消系統且涉及在體積內的點處實質上消除磁場的方法。更特定來說，本發明的各方面可用于電磁勘探中以在不顯著修改大發射場與地面的交互作用的情況下消除所述發射場對磁場傳感器的影響。當前發明在所述傳感器相對于發射器位移時促進此消除。

背景技術

電磁探測方法構成用于在探查石油、天然氣與礦床、蓄水層及其它地質特征中測繪地球的地球物理方法的重要部分。EM方法可概括地分類成兩類：無源方法，其中使用電磁勘測設備來測繪地球表面范圍內的電磁場的自然發生的時間變化；及有源方法，其中電磁場是從發射器(其為勘測設備的整體部分)射出。

有源EM系統包括數個部分：用以形成電磁場的發射器及天線、用以檢測來自發射器的信號的傳感器與及接收器以及相關電子器件、機械元件、數據記錄器和電源。盡管EM系統也包括其中在不存在發射器的條件下測量電磁場的自然發生的無源系統，但在以下論述中，除非另有說明，否則EM系統應視為僅包括那些具有發射器的系統。

有源EM系統通過將隨時間變化的電流波形供應到發射器線圈或回路而操作，此形成對應的“初級”隨時間變化的磁場。初級場的時間變化接著在地球中感應渦電流，從而導致“分散”磁場。分散場連同初級場通常通過采用線圈、回路或磁強計傳感器借助接收器來測量。分散場的特性可接著用于確定地面的電性質。這些性質可接著用作地質判讀(例如推斷地質特征的存在)的基礎。舉例來說，分散場與初級場同相的特性對檢測高度導電礦石有意義。改進分散磁場的特性致使經改進的地質推斷且因此致使采用有源系統的任何勘探企業的成功。

在下文中，“線圈”及“回路”可用于意指借以發射初級場且可包括一或多個繞組(匝)電導體的天線。接著用包含一或多個磁場傳感器的接收器檢測所得磁場。磁場傳感器可為其中根據法拉第定律(Faraday’s Law)檢測磁通量密度的改變的線圈、回路或電路元件，或其可為磁強計。磁強計的實例包含采用磁通門、反饋線圈、霍爾效應和光泵浦 原子蒸汽原理來檢測磁場的裝置以及相關儀器。

回路及線圈可包括圓形、橢圓形、卵形、螺旋形或其它類似圓形形狀或其區段，且可包括一起形成封閉形狀的線段(通常具有小于180度的內角)，其實例為矩形、六邊形、八邊形、十二變形等等。回路包括通常由導電物質(例如銅或鋁)構成的至少一個導電繞組，但可包括超導體。經塑成為具有多個邊的凸面對稱多邊形狀的回路可視為是實質上圓形的，如同圓形回路一般。

當在空中部署EM系統時，通常采用兩個配置中的一者。在第一配置中，發射器及接收器可位于相同平臺、結構或“載體”上，而在第二配置中，接收器可被拖曳在發射器后面一定距離處。在第一配置中，發射器及接收器可安裝在飛機“載體”上，所述飛機“載體”的實例包含曾由芬蘭地質勘探局操作的系統及由Geotech股份有限公司建造的霍克(Hawk)系統。還可能將發射器及接收器安裝在從飛機拖曳的平臺或底架“載體”上。此些載體通常拖曳在直升機下面，且通常稱作為“吊艙”、“探空儀”或“炸彈”。在此些情形中，吊艙可通常拖曳在直升機下面30到60米，在高于地面大約30到60米的高度處。在此些系統中，由于發射器及接收器經定位緊靠近，因此接收器處的初級場可為大于分散場的數量級。

當初級場比分散場大得多時，需要初級分散場分開的手段以準許對小得多的分散場進行準確檢測。完成上述情形的一種常見方法是通過時間分開，借此初級場作為具有交替極性的一系列整形脈沖來廣播，其中每一脈沖由關斷時間(在其期間無電流在發射器回路中流動)分開。如果在此關斷時間期間測量到分散場，那么將不存在初級場且對分散場的高度敏感測量是可能的。將測量限制于關斷時間的缺點是信息的丟失。特定來說，可不良呈現分散響應的同相分量，因此可不能夠檢測到一些高度導電礦石。由于高度導電礦石經常成為航空電磁(“AEM”)勘測的目標，因此準確的接通時間測量可對AEM企業的成功相當重要。因此獲取優質同相AEM數據是有利的。

大量AEM系統已使用關斷時間測量值作為將分散場與初級場分開的手段。這些系統中最顯著的是巴林杰(Barringer)輸入系統及從其衍生的系統，例如Geotem系統、Megatem系統及Questem系統。