[發明專利]一種用于瞬變電磁勘探的接收裝置

在審

• 申請號: 201810084691.6
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108227013A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 武欣;肖攀;時宗洋;李巨濤;劉麗華;方廣有
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01V3/10
• 分類號: G01V3/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種用于瞬變電磁勘探的接收裝置，其包括：承載結構、接收線圈、屏蔽線圈；接收線圈固定在承載結構上，用于接收磁場信號；屏蔽線圈固定在接收線圈的內側，用于屏蔽發射線圈對接收線圈的耦合作用。本發明可以減小系統的整體重量，并且屏蔽線圈的高度是可調節的，可以針對不同發射線圈達到最佳屏蔽效果，從而適配不同的瞬變電磁系統，不用為每個瞬變電磁系統單獨設計一個屏蔽線圈。

技術領域

本發明涉及瞬變電磁勘探技術領域，尤其涉及一種用于瞬變電磁勘探的接收裝置。

背景技術

地球物理電磁(EM)技術在確定離地表深度約達三千米的土壤、巖石以及其它導電物質的電導率時會是有效的。那些從事金屬和鈾礦床、含水層以及其它地質建造的地圖繪制的人員對如此深度下的電導率分布是極為感興趣的。

地球物理EM方法涉及對地面附近由主磁場所產生的隨時間變化的磁場的測量和大地電導率分布的建模。這些磁場或由施加至發射器的周期性電流產生，或由主要源自地球大氣中的閃電的自然產生的電磁場產生。EM場可具有與大地電導率和頻率二者的平方根的倒數成比例的特征大地穿透深度。

在現有方法中，利用接收器線圈系統(可測量磁場對時間的導數dB/dt的多達三個正交分量)或磁強計(測量磁場B)測量磁場信號。然后將所接收的模擬信號放大、濾波和通過高分辨率高速模數轉換器(ADC)進行數字化，并可將該數據與從全球定位系統(GPS)獲得的定位信息一起存儲。數據后處理涉及對大地的電學和物理建模，以產生地球物理電導率等值線圖。

現有的EM系統包括基于地面的測量和空中的測量。空中測量結果通過利用飛機和直升機來收集。空中測量方法對于大面積測量是有用的，且可用于對掩埋在電阻性巖床中的導電礦體的勘探、地理繪圖、水文地質學以及環境監測。現有的空中電磁(AEM)系統如此工作：當飛機或直升機以幾乎恒定速度(例如分別達到75m/s或30m/s)沿幾乎平行等距的線路(例如50m到200m)以接近恒定離地高度(例如分別約120m或30m)飛行時獲取數據。以規則間距進行測量，該規則間距通常在lm到100m的范圍內。

對于接收線圈，可分為有磁芯的線圈和無磁芯的空心線圈。在航空電磁勘探中，考慮到穩定性和易安裝，多使用空心線圈。

對于主流的航空電磁系統，特別是直升機電磁系統，接收線圈與發射線圈距離很近，接收線圈容易受發射線圈的電磁干擾。目前的接收線圈都不具有能屏蔽發射線圈耦合的屏蔽功能。因此，要達到去除發射線圈耦合的影響，主流的有兩種方案：一是將接收線圈放在發射線圈某一邊的上方，使發射線圈在接收線圈中產生的磁通量為0，但這種方法需要使用一個裝置來固定接收線圈，并且要求發射線圈和接收線圈之間為硬連接，這使得系統整體重量偏大，難以做大，例如SkyTEM系統；二是將接收線圈和發射線圈放置在同心共面的位置，然后在兩線圈之間加一個補償線圈，在補償線圈中加入反向等大的電流，使補償線圈和發射線圈在接收線圈中的產生的磁通量和為0，這種方式下接收線圈與發射線圈的距離較第一種遠，發射線圈可以和接收線圈進行軟連接，但這種方式下，發射線圈和補償線圈滿足關系：R_t/N_t≈R_b/N_b。其中，R_t為發射線圈的半徑，N_t為發射線圈的匝數；R_b為補償線圈的半徑，N_b為補償線圈的匝數。可見發射線圈越大，補償線圈就越大，需要增加的重量也就越大，例如VTEM。另一方面，由于補償線圈中電流的方向與發射線圈中電流的方向相反，補償線圈會產生反向磁矩，影響系統總的發射磁矩。補償線圈產生的反向磁矩為可見半徑越大，產生的反向磁矩就越大。

對于目前的VTEM系列的系統，每套系統都會配置對應大小的補償線圈。但是在實際制造過程或者安裝過程中，使補償線圈的大小或者位置產生偏差。安裝完成后無法調節，造成接收線圈中存在殘余由發射線圈耦合的能量。

發明內容