[發明專利]城市地下空間快速高精度拖曳式陣列電磁探測裝置及探測方法

有效

• 申請號: 201811516730.1
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109507739B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 張洋;孫德立;于振洋;林婷婷
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.城市地下空間快速高精度拖曳式陣列電磁探測裝置，其特征在于，該裝置包括：主控模塊，四組發射電路以及接收電路；其中

所述發射電路包括有發射線圈，所述四組發射電路的發射線圈形成陣列式排列，通過主控模塊控制發射激發電流；

所述接收電路包括與發射線圈數量相同的獨立的接收線圈以及一個公共的接收線圈，所述獨立的接收線圈置于對應的發射線圈內，公共的接收線圈位于四個發射線圈的中心位置；

所述主控模塊控制每路發射電路同步激發，獨立的接收線圈與公共的接收線圈均進行信號采集，或控制每一路發射電路獨立循環工作，通過相對應的接收線圈獲取四個探測結果；

所述發射線圈為參數完全相同的方形線圈，相鄰兩個發射線圈之間距離為0-10cm，對稱鋪設；獨立的接收線圈位于四個發射線圈的中心位置的間隙里或者，半覆蓋發射線圈使得公共的接收線圈覆蓋在四個發射線圈上的面積相同。

2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發射電路還包括：驅動模塊，H橋斬波模塊以及DC-DC變換器模塊，所述主控模塊產生頻率和占空比可調的多路PWM信號，PWM信號通過驅動模塊控制H橋斬波模塊，使得發射線圈產生激發磁場，所述DC-DC變換器模塊通過主控模塊控制，輸出可調電流，為發射線圈提供電源。

3.按照權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述發射電路還包括：每一路發射線圈對應一個電流傳感器，當處于發射同步激發時，主控模塊根據每一路發射線圈的電流傳感器采集的電流值對每路DC-DC變換器模塊進行微調。

4.按照權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述主控模塊通過電流傳感器記錄發射線圈的發射電流波形，包括上升沿、平頂和下降沿波形。

5.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述接收電路還包括：多通道信號調理、A/D采集模塊以及工控機模塊，其中，主控模塊與工控機模塊進行通訊，主控模塊通過工控機模塊向多通道信號調理及A/D采集模塊提供同步觸發信號，并通過工控機模塊完成對發射頻率、占空比、激發電流、疊加次數和工作模式的設置，接收線圈接收的信號通過多通道信號調理及A/D采集模塊輸出至工控機模塊。

6.按照權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述工控機模塊進行人機交互，并控制多通道信號調理及A/D采集模塊對接收線圈進行信號采集。

7.按照權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述多通道信號調理及A/D采集模塊包含五個獨立的信號調理模塊和五個獨立的A/D采集通道，信號調理模塊完成對信號的放大和硬件濾波。

8.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，四個發射線圈和五個接收線圈構成發射與接收線圈陣列，其他電路部分構成發射與接收控制系統，發射線圈與接收線圈裝載在一個移動平臺上，發射和接收控制系統裝載在拖曳車上，所述拖曳車拖拽移動平臺。

9.一種城市地下空間快速高精度拖曳式陣列電磁探測方法，所述方法包括如下步驟：

步驟301，選定發射線圈和接收線圈尺寸后，通過工控機模塊控制多通道信號調理及A/D采集模塊測量工作環境噪聲；

步驟302，根據噪聲情況，當噪聲強度大于某一個固定值V_n，進行步驟303；當小于某一個固定值V_n時，進行步驟304；

步驟303，設置移動方式為固定測點的斷續測量、發射電流一個固定值C，C>30A、工作頻率F、疊加次數M，M>100，進行步驟305；

步驟304，設置移動方式為勻速連續測量、發射電流為30A、工作頻率F>25Hz、疊加次數M<100、工作模式為四路發射同步激發，進行步驟311；

步驟305，是否選擇為每一路發射獨立循環工作，若是，進行步驟306；否則，進行步驟307；

步驟306，設置工作模式為每一路發射獨立循環工作，啟動工作，進行步驟308；

步驟307，設置工作模式為四路發射同步激發，進行步驟308；

步驟308，拖曳系統在預設測點工作，并根據設置啟動工作，在每一個測點向發射回線提供階躍電流，并采集感應電磁信號；

步驟309，判斷是否完成疊加次數，若是進入下一測點，進行310；否則，進行步驟308；

步驟310，判斷是否完成所有測點的探測，若是，工作結束；否則，進行308；

步驟311，拖曳系統連續勻速運行，并根據設置啟動工作，連續向發射回線提供階躍電流，并采集感應電磁信號；

步驟312，判斷是否完成探測，若是，工作結束；否則，進行311。