[發(fā)明專利]一種弱磁通同軸共面單發(fā)單收的瞬變電磁探測裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011534085.3
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112666613A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏彤;岳明鑫;吳小平;楊濤;牛輝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G01V3/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

本發(fā)明公開了一種弱磁通同軸共面單發(fā)單收的瞬變電磁探測裝置，包括發(fā)射機(jī)、一個發(fā)射線圈、一個接收線圈和接收機(jī)。發(fā)射線圈與發(fā)射機(jī)相連，接收線圈與接收機(jī)相連。所述發(fā)射線圈與接收線圈位于同一平面，且發(fā)射線圈完全處于接收線圈之內(nèi)。當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)射一定大小的電流時，電流經(jīng)過發(fā)射線圈形成回路，從而產(chǎn)生一次磁場，在發(fā)射線圈內(nèi)外，一次磁場的方向相反。本發(fā)明簡易的弱磁通瞬變電磁探測裝置。不僅原理簡單有效，施工方便，而且可以在很大程度上消除一磁場的干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地球物理電磁法勘探領(lǐng)域，具體涉及一種弱磁通同軸共面單發(fā)單收的瞬變電磁探測裝置。

背景技術(shù)

瞬變電磁法是一種常用的地球物理電磁勘探技術(shù)，廣泛用于資源勘探、工程勘察、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、水文調(diào)查以及考古等領(lǐng)域，工作場景包括地面、井下、海洋以及航空。是一種極具生產(chǎn)價值的方法。

瞬變電磁法的基本原理和工作過程是由發(fā)射線圈(或接地導(dǎo)線)發(fā)射一定頻率的一次脈沖場，脈沖信號每次關(guān)斷的瞬間，一次場發(fā)生突變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，突然變化的一次場會引發(fā)地下電性介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)渦流，此感應(yīng)渦流會形成一個二次場，并且隨著時間不斷衰減。瞬變電磁法就是通過接收線圈接收這個二次場信號，來推測地下電性介質(zhì)的分布和物性特征。

但瞬變電磁法在實際應(yīng)用中存在一個不可忽視的問題，發(fā)射機(jī)發(fā)射的一次場關(guān)斷所需的時間稱為關(guān)斷時間，在關(guān)斷期間，一次場已經(jīng)開始發(fā)生變化，并且激發(fā)出了二次場，此時一次場與二次場并存，并且一次場的信號遠(yuǎn)比二次場信號要強(qiáng)的多，因此嚴(yán)重影響了瞬變電磁的探測精度和淺層探測能力。

目前常用的瞬變電磁裝置分為兩類，一類是傳統(tǒng)瞬變電磁裝置，以國外學(xué)者提出的中心回線裝置、重疊裝置、大定源回線裝置應(yīng)用最為廣泛，也有一些単一回線裝置和“8”字型的回線裝置。這些裝置存在一個共同的缺點，就是不論哪種裝置，接收線圈在關(guān)斷期間，都接收的一次場與二次場的混合場。因此接收的關(guān)斷期間的數(shù)據(jù)都是不可用的。

還有一類裝置是近年來提出的多匝小線圈裝置，但此類裝置出廠之時就被設(shè)計好了外形，無法更改線圈的外觀和匝數(shù)等信息，在野外施工時裝置不夠靈活。往往攜帶不便，運(yùn)輸過程中線圈受到碰觸損傷就無法使用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述兩類裝置的缺陷，本發(fā)明提供了一種簡易的弱磁通瞬變電磁探測裝置。不僅原理簡單有效，施工方便，而且可以在很大程度上消除一磁場的干擾。

為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供的一種弱磁通同軸共面單發(fā)單收的瞬變電磁探測裝置的組成結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)包含一個發(fā)射機(jī)、一個發(fā)射線圈、一個接收線圈以及一個接收機(jī)。

所述發(fā)射機(jī)與發(fā)射線圈相連，所述接收線圈與接收機(jī)相連。

所述發(fā)射線圈與接受線圈處于同一平面，并且發(fā)射線圈完全處于接收線圈的正投影之內(nèi)，被接收線圈完全包圍。

本發(fā)明提供的一種簡易的弱磁通瞬變電磁探測裝置消除一次場的工作原理是：

當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)射一定大小的電流時，電流經(jīng)過發(fā)射線圈形成回路，從而產(chǎn)生一次磁場，在發(fā)射線圈內(nèi)外，一次磁場的方向相反。

由于接收線圈完全將發(fā)射線圈包圍在內(nèi)，因此，接收線圈不僅會接收到發(fā)射線圈內(nèi)的一次場，而且也會接收到發(fā)射線圈外和接收線圈之間環(huán)形區(qū)域的磁場，該環(huán)形區(qū)域的磁場方向與發(fā)射線圈內(nèi)的磁場方向相反。對于接收線圈來說，這兩個區(qū)域的場相互抵消，可以使得一次場對接收線圈的影響更小。

根據(jù)上述的消除一次場的原理，結(jié)合發(fā)射線圈一次場的衰減規(guī)律：與發(fā)射線圈相距越遠(yuǎn)，一次場的衰減越大，因此，遠(yuǎn)離發(fā)射線圈的場點，一次場更弱。優(yōu)選的方案是：接收線圈盡可能的選擇單匝面積較大的線圈，而發(fā)射線圈在發(fā)射功率允許的情況下，選擇單匝面積較小的線圈。