[發(fā)明專利]一種室內(nèi)模擬瞬變電磁空間問題的方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111151891.7
• 申請(qǐng)日: 2021-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN113917545A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢王蘋;徐益康;路雷;項(xiàng)子儒;顧鎮(zhèn)媛;王軼;孫召花;沈強(qiáng)儒;施佺;瞿志軍;邵雪軍;盧文靜;錢國(guó)平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V3/10
• 分類號(hào): G01V3/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 張俊俊

1.一種室內(nèi)模擬瞬變電磁空間問題的裝置，包括箱體，其特征在于，還包括鹽水溶液、高阻填充體、發(fā)射與接收線圈、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和控制器；

所述箱體位于水平地面的上方，所述高阻填充體內(nèi)置在箱體的底部；所述鹽水溶液位于高阻填充體的上方，鹽水溶液填滿箱體，鹽水溶液高度與箱體的高度相等；

所述發(fā)射機(jī)與發(fā)射線圈之間無線傳輸連接，所述接收機(jī)與接收線圈之間通過無線信號(hào)傳輸連接，控制器輸入端口與發(fā)射機(jī)輸出端連接，控制器輸出端口與接收機(jī)輸入端連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)模擬瞬變電磁空間問題的裝置，其特征在于，所述發(fā)射與接收線圈為同點(diǎn)位置，所述發(fā)射與接收線圈位于所述箱體中心線水平處的高阻填充體頂部位置，用于調(diào)整所述發(fā)射與接收線圈到所述箱體中心位置的水平距離；

所述發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、控制器水平布置在地面上方，所述發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、控制器之間通過信號(hào)連接線連接，三者之間的水平距離大于等于三米；

所述發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、控制器與箱體之間的水平距離大于等于七米；所述發(fā)射機(jī)、接收機(jī)分別通過信號(hào)連接線與發(fā)射與接收線圈連接，所述箱體與線圈之間的水平距離大于等于七米。

3.一種基于權(quán)利要求1或2所述的室內(nèi)模擬瞬變電磁空間問題的裝置的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，模型坡體與水平線夾角為α，L為模型的寬度，模型的深度等于模型的寬度，H為模型的高度，H₁為模型的一半高度，H₂為瞬變電磁空間最高點(diǎn)到水平線的距離，L₁為瞬變電磁最高點(diǎn)到模型邊界的距離，各個(gè)變量之間存在以下關(guān)系，tanα＝H₂/(L/2-L₁)；

模型的尺寸H與L和鹽水溶液的電導(dǎo)率根據(jù)實(shí)際研究對(duì)象的范圍、電阻率、縮尺模型與相似模型的相似比與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室空間大小確定，模型與原型之間的相似比滿足以下基本要求：

σ_ml_m²＝σ_pl_p² (1)

公式(1)為瞬變電磁場(chǎng)物理模擬的相似性基本準(zhǔn)則，其中，σ_p與σ_m分別是原型與模型的電導(dǎo)率，l_p與l_m分別是原型與模型的空間尺寸，p與m分別代表瞬變電磁空間問題的原型與模型；

在理想狀態(tài)下，模型裝置簡(jiǎn)化為以下三種空間狀態(tài)：

若α＝0°，整個(gè)模型裝置等效為半空間狀態(tài)；

若α＝90°，且H₂＝0.5H和L₁＝0.5L，整個(gè)模型裝置等效為3/4空間狀態(tài)；

若α＝180°，整個(gè)模型裝置等效為全空間狀態(tài)；

其中，D為發(fā)射與接收線圈距離模型中心點(diǎn)O的水平距離，d為發(fā)射與接收線圈每次移動(dòng)測(cè)量的距離；

步驟二，在室內(nèi)試驗(yàn)中采取相似比為1:300，模型尺寸為2.0m×2.0m×2.0m，坡度α為45°，坡體最大高度H₂為0.5m，坡體段長(zhǎng)度0.5L-L₁為0.5m，鹽水溶液電阻率為0.1Ω·m，對(duì)應(yīng)到實(shí)際工程中，實(shí)際工程模型為600m×600m×600m，山體坡度為45°，山體坡度高度最大值為150m，坡體段長(zhǎng)度為150m；

步驟三，在室內(nèi)選擇相應(yīng)的箱體、高阻填充體、鹽水溶液、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)，以及控制器，高阻填充體放在下方模擬空氣，鹽水溶液在高阻填充體上方模擬圍巖或地層介質(zhì)，按照實(shí)際山體外輪廓，制作高阻填充體形狀，使之與山體外輪廓一致；

步驟四，選擇實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)，發(fā)射機(jī)連接發(fā)射線圈，接收機(jī)連接接收線圈，控制器分別連接發(fā)射機(jī)與接收機(jī)；

步驟五，待室內(nèi)試驗(yàn)準(zhǔn)備結(jié)束，放置發(fā)射與接收線圈在模型中心位置，發(fā)射機(jī)電流最大幅值設(shè)置為1.0A，其形式為雙極性矩形脈沖序列，發(fā)射電流持續(xù)時(shí)間大于等于激勵(lì)脈沖重復(fù)周期的0.25倍，整個(gè)模型中已經(jīng)產(chǎn)生了一次電磁場(chǎng)，控制器瞬時(shí)關(guān)斷發(fā)射機(jī)中的發(fā)射電流，由于瞬時(shí)的關(guān)斷，整個(gè)模型會(huì)產(chǎn)生二次電磁場(chǎng)，控制器控制接收機(jī)接收此時(shí)的二次電磁場(chǎng)信號(hào)，獲得瞬變電磁空間問題的響應(yīng)信號(hào)，移動(dòng)發(fā)射與接收線圈的位置，每次移動(dòng)的距離為0.1米，模擬實(shí)際過程中每隔30米進(jìn)行一次實(shí)地測(cè)量，按照上述的測(cè)量步驟，開展室內(nèi)模型試驗(yàn)，獲取線圈偏移過程中瞬變電磁空間問題的響應(yīng)信號(hào)，獲得特點(diǎn)空間與偏移距離條件下修正系數(shù)或函數(shù)。