[發明專利]一種單發雙收的零磁通探測線圈

在審

• 申請號: 202110123176.6
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112731540A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 夏彤;岳明鑫;吳小平;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

本發明公開一種單發雙收的零磁通探測線圈。包括發射機、一個發射線圈、一個內接收線圈、一個外接收線圈以及接收機。發射線圈與發射機相連，內、外接收線圈分別獨立與接收機相連。所述內、外接收線圈和發射線圈均位于同一個平面，所述內接收線圈完全位于發射線圈之內，所述外接收線圈完全位于發射線圈之外。通過調節內、外發射線圈的大小，使得兩個線圈接收的一次場的信號相減為零。在關斷期間：兩個接收線圈接收信號相減。而在關斷之后，兩線圈的信號相互疊加，增加接收信號的強度。本發明的有益效果是實現了關斷期間消除一次磁場對接收線圈影響。

技術領域

本發明涉及應用地球物理領域，具體涉及一種單發雙收的零磁通探測線圈，其為一種時間域電磁法探測線圈。

背景技術

時間域電磁法是一類人工源電磁勘探方法，該方法的基本做法是人為向地下發射一定頻率的脈沖電磁場，地下電性介質由于電磁感應原理會產生一個二次感應場，這個不斷衰減的二次場向上傳播至接收線圈中。瞬變電磁接收的便是衰減的二次場信號，經過數據處理和反演手段反推地下介質的電學性質和結構特征。

瞬變電磁法發射源一般為脈沖激發電流，在兩個脈沖電流之間進行觀測，理論上發射波形為正負雙極性方波，但現實中，由于電流無法實現瞬間關斷，因此發射波形往往呈現梯形波或近似梯形波的發射波形，梯形的下降沿所用的時間稱為關斷時間。

由瞬變電磁法的原理可以看出，該方法理論上是在關斷之后觀測純二次場的，但實際上，由于關斷時間的存在，在關斷期間，發射線圈內仍存在電流，尚存在一次場，同時又存在一部分近地表產生的二次場。一次場與二次場相互耦合，并且一次場的強度要相對較大，使得觀測數據無法真實反映淺層信息，導致淺層存在一個探測盲區，一般來說，根據關斷時間的長短，探測盲區在幾米至二三十米之間不等。探測盲區的存在嚴重影響了瞬變電磁的淺層探測能力。

探測盲區的原因是關斷期間一次場與二次場的耦合導致的，因此如果能夠把一次場與二次場分離就可以提高瞬變電磁法的淺層探測精度，分離一、二次場有兩種思路，從硬件上解決或通過算法解決。由于發射波形并非完全是典型的梯形波，因此從算法角度進行矯正也是近似的，目前沒有能夠完美解決關斷期間一、二次場耦合的理論和方法。從硬件上解決是較為可靠穩定的辦法，近年來，國內外公開一些能夠削弱或消除一次場影響的探測裝置，例如公告號為CN103837899A的裝置，通過上下兩個發射相反一次場的發射線圈，使得接收線圈處的磁通量為零，這種裝置具有實時消除一次場的能力，但是發射一次場的能量卻也耗損嚴重，探測能力有限。另一種公告號為CN106908845A的裝置，將接收線圈設置在發射線圈的邊緣處，通過接收線圈的特殊位置，使得一次場在接收線圈內的總磁通為零，同時又不削弱發射功率。這種裝置盡管解決了一次場的影響，但是其接收線圈位置與發射線圈不在同一中心，不具有中心耦合的優勢，與異常場的耦合性較弱。并且位置必須在儀器出廠時設定好，一旦位置有所偏差，就不能消除一次場，對儀器的穩定性要求較高。

總結來說，傳統裝置無法消除一次場，部分已公開的裝置雖然解決了一次場影響，但有的削弱了發射功率，有的無法實現中心耦合。

發明內容

本發明的目的是公開一種單發雙收的零磁通探測線圈，用以解決上述背景技術中闡述的現存的問題。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

本發明提供一種單發雙收的零磁通探測線圈，其組成包括發射機、一個發射線圈、一個內接收線圈、一個外接收線圈以及接收機。

所述發射機與發射線圈相連接；所述外接收線圈與內接收線圈分別與接收機相連；

所述發射線圈、內接收線圈以及外接收線圈三者處于同一平面；并且發射線圈完全將內接收線圈包圍在內，外接收線圈完全將發射線圈包圍在內，即發射線圈位于內接收線圈與外接收線圈之間，且三者不等大。

本發明所述的裝置消除一次場的原理如下：