[發(fā)明專利]一種零磁通多線圈接收的瞬變電磁法探測裝置

有效

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• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112731539B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 吳小平;夏彤;岳明鑫;楊曉冬;楊濤;牛輝輝
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01V3/10
• 分類號: G01V3/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

本發(fā)明公開了一種零磁通多線圈接收的瞬變電磁法探測裝置，包括發(fā)射機、發(fā)射線圈、接收線圈和接收機，所述發(fā)射線圈為圓形、多匝或單匝回線，與發(fā)射機相連。所述接收線圈由若干個大小相等，形狀相同的“扇形”回線。所述若干接收線圈之間以串聯(lián)方式連接，并與接收機相連。本發(fā)明所述的裝置采用特殊形狀的接收線圈，通過調節(jié)合適的位置，可使得發(fā)射線圈產(chǎn)生的一次磁場在接收線圈內(nèi)部的總的磁通量為零，從而有效的消除了一次場對接收線圈的干擾。進而導致的結果是，使得瞬變電磁法的探測盲區(qū)大大減小，同時，由于本發(fā)明所述裝置不受一次場影響，因此，能夠加載更大的發(fā)射電流，從而增大探測深度。

技術領域

本發(fā)明涉及地球物理電磁法勘探領域，具體的說是一種用以進行瞬變電磁法勘探的探測裝置。該發(fā)明能夠在實現(xiàn)接收線圈內(nèi)，發(fā)射線圈產(chǎn)生的一次場的總磁通量為零。

背景技術

瞬變電磁法是一類地球物理電法勘探方法，其探測原理是通過發(fā)射線圈激發(fā)一次磁場，然后關斷發(fā)射電流，在電流關斷的間隙，由電磁感應定律，地下的電性介質會因為突變的磁場而產(chǎn)生出感應渦流，產(chǎn)生二次的磁場，布設在地面的接收線圈通過觀測二次磁場來推斷地下異常體的分布。

從原理上看，一次場對接收線圈是干擾場，瞬變電磁法的理想狀態(tài)是接收線圈只接收二次場，但是，現(xiàn)有的觀測裝置存在著重大的缺陷，即：接收線圈同時接收一次場和二次場。

目前用于瞬變電磁法探測的多數(shù)裝置分為兩類，一類是早期引進或模仿國外研發(fā)的傳統(tǒng)觀測裝置或其變體，例如：中心回線裝置、重疊回線裝置等，這些傳統(tǒng)裝置存在著明顯的弊端：接收線圈受到明顯的一次場干擾，在發(fā)射線圈電流未關斷的情況下，接收線圈接收到的是包含由發(fā)射線圈發(fā)射的一次場、以及由地下介質產(chǎn)生的二次場的總場信號。并且發(fā)射功率越大，則受到一次場的影響越大，因而不僅導致了這類裝置存在約15至40米的近地表探測盲區(qū)，還限制了瞬變電磁法的探測深度。

另一類是近年來公開的一些消除一次場影響的裝置，例如公告號為CN110187395A、CN106908845A、CN103837899A以及CN101776770A的發(fā)明專利，這些裝置雖然通過各自不同的方法削弱了一次場的影響，例如通過兩個發(fā)射相反電流方向的線圈相互抵消一次場的方法，盡管消除了一次場，但是也直接導致了自身發(fā)射功率不足的問題，無法進行大深度的探測。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決接收線圈容易受到一次場影響、發(fā)射功率低的問題，本發(fā)明提出一種新型的用于瞬變電磁法探測的裝置，該裝置不僅能夠消除一次場影響，減小近地表的探測盲區(qū)，同時可以實現(xiàn)大功率發(fā)射，增加探測深度。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種零磁通多線圈接收的瞬變電磁法探測裝置，該探測裝置包括發(fā)射機、發(fā)射線圈、接收線圈以及接收機，所述發(fā)射線圈與發(fā)射機直接串聯(lián)，所述接收線圈與接收機串聯(lián)，所述發(fā)射線圈為圓形、多匝或單匝回線；所述接收線圈由若干個大小相等，形狀相同的“扇形”回線組成，并且所述的若干接收線圈之間以串聯(lián)方式連接，所有“扇形”接收線圈均處于同一平面，并與發(fā)射線圈共面，所有接收線圈都具有等效性，其接收到的觀測信號都是相同的。

進一步地，“扇形”接收線圈的位置是消除一次場的關鍵，接收線圈應當處于這樣一個位置，即“扇形”接收線圈與發(fā)射線圈存在著重疊的區(qū)域，詳細的表述為：“扇形”接收線圈的內(nèi)半徑弧邊落在所述發(fā)射線圈的內(nèi)部，并不與發(fā)射線圈重合，而“扇形”接收線圈的外半徑弧邊落在發(fā)射線圈的環(huán)外，并不與發(fā)射線圈重疊。“扇形”接收線圈的圓心角的兩條半徑與接收線圈呈垂直相交。

進一步地，“扇形”接收線圈的匝數(shù)可以根據(jù)需要進行調整，但每個“扇形”接收線圈的繞制方向應相同，并且相鄰的兩個“扇形”接收線圈之間的連接線應盡可能的靠近，優(yōu)選的方法是處在發(fā)射線圈的兩側；