[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201811516730.1
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109507739B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張洋;孫德立;于振洋;林婷婷
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 沈陽銘揚(yáng)聯(lián)創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發(fā)明涉及地球物理電磁探測領(lǐng)域，為一種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。包括:主控模塊，四組發(fā)射電路以及接收電路；其中發(fā)射電路包括有發(fā)射線圈，組發(fā)射電路的發(fā)射線圈形成陣列式排列，通過主控模塊控制發(fā)射激發(fā)電流；接收電路包括與發(fā)射線圈數(shù)量相同的獨(dú)立的接收線圈以及一個公共的接收線圈，分接收線圈置于對應(yīng)的發(fā)射線圈內(nèi)，公共的一個接收線圈位于四個發(fā)射線圈的中心位置；主控模塊控制每路發(fā)射電路同步激發(fā)，獨(dú)立的接收線圈與公共的接收線圈均進(jìn)行信號采集，或控制每一路發(fā)射電路獨(dú)立循環(huán)工作，通過相對應(yīng)的分接收線圈獲取四個探測結(jié)果。解決存在探測效率和信噪比低、盲區(qū)大、最大深度有限以及精度差等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地球物理電磁探測技術(shù)領(lǐng)域，具體地來講為一種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。

背景技術(shù)

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，地面空間有限，發(fā)展城市地下空間依然成為了一種趨勢。發(fā)達(dá)國家和國內(nèi)一線城市的地下空間有了較好應(yīng)用，如建設(shè)地下交通、地下商場等。但在開發(fā)地下空間過程中也出現(xiàn)了突水、管道泄漏、破壞地基的危險情況。因此，物探先行，利用地球物理方法先行對城市地下空間進(jìn)行非侵害性掃描式探測，描繪地下介質(zhì)分布情況具有重要意義。電磁法作為一種典型的地球物理方法，與探地雷達(dá)、淺層地震等方法相比，在城市地下空間探測中具有探測深度大、工作便捷等優(yōu)點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)地面瞬變電磁裝置多是采用單一發(fā)射線圈，人工移動式探測，存在探測效率和信噪比低、盲區(qū)大、最大深度有限以及精度差等問題，尤其在城市環(huán)境中電磁噪聲干擾嚴(yán)重，信號常常淹沒在噪聲中導(dǎo)致儀器無法可靠有效工作。因此，研究具有高信噪比、高效率、寬探測范圍和高探測精度的移動式電磁探測技術(shù)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于一方面提供一種城市地下空間快速高精度拖曳式陣列電磁探測裝置，另一方面提供一種城市地下空間快速高精度拖曳式陣列電磁探測方法。解決存在探測效率和信噪比低、盲區(qū)大、最大深度有限以及精度差等問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，城市地下空間快速高精度拖曳式陣列電磁探測裝置，該裝置包括：主控模塊，四組發(fā)射電路以及接收電路；其中

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

所述接收電路包括與發(fā)射線圈數(shù)量相同的分接收線圈以及一個公共接收線圈，所述分接收線圈置于對應(yīng)的發(fā)射線圈內(nèi)，所述公共接收線圈位于四個發(fā)射線圈的中心位置；

所述主控模塊控制每路發(fā)射電路同步激發(fā)，分接收線圈與公共接收線圈均進(jìn)行信號采集，或控制每一路發(fā)射電路獨(dú)立循環(huán)工作，通過相對應(yīng)的分接收線圈獲取四個探測結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射電路還包括：驅(qū)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(chǎn)生頻率和占空比可調(diào)的多路PWM信號，PWM信號通過驅(qū)動模塊控制H橋斬波模塊，使得發(fā)射線圈產(chǎn)生激發(fā)磁場，所述DC-DC變換器模塊通過主控模塊控制，輸出可調(diào)電流，為發(fā)射線圈提供電源。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射電路還包括：每一路發(fā)射線圈對應(yīng)一個電流傳感器，當(dāng)處于發(fā)射同步激發(fā)時，主控模塊根據(jù)每一路發(fā)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(jìn)行微調(diào)。

進(jìn)一步地，所述接收電路還包括：多通道信號調(diào)理、A/D采集模塊以及工控機(jī)模塊，其中，主控模塊與工控機(jī)模塊進(jìn)行通訊，主控模塊通過工控機(jī)模塊向多通道信號調(diào)理及A/D采集模塊提供同步觸發(fā)信號，并通過工控機(jī)模塊完成對發(fā)射頻率、占空比、激發(fā)電流、疊加次數(shù)和工作模式的設(shè)置，接收線圈接收的信號通過多通道信號調(diào)理及A/D采集模塊輸出至工控機(jī)模塊。

進(jìn)一步地，所述主控模塊通過電流傳感器記錄發(fā)射線圈的發(fā)射電流波形，包括上升沿、平頂和下降沿波形。

進(jìn)一步地，所述工控機(jī)模塊進(jìn)行人機(jī)交互，并控制多通道信號調(diào)理及A/D采集模塊對接收線圈進(jìn)行信號采集。