[发明专利]一种瞬变电磁测量装置及方法有效

专利信息
申请号: 201410092714.X 申请日: 2014-03-14
公开(公告)号: CN103837899A 公开(公告)日: 2014-06-04
发明(设计)人: 席振铢;宋刚;周胜;黄龙;龙霞;陈兴朋;薛军平;张道军;侯海涛;亓庆新;王亮;肖炜;邓华;韦洪兰;王鹤 申请(专利权)人: 长沙五维地科勘察技术有限责任公司;中南大学
主分类号: G01V3/10 分类号: G01V3/10
代理公司: 长沙永星专利商标事务所 43001 代理人: 周咏;林毓俊
地址: 410205 湖南省长沙市*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 电磁 测量 装置 方法
【说明书】:

 

技术领域

发明属于地球物理勘探领域,具体涉及一种瞬变电磁测量装置及方法。

背景技术

瞬变电磁法是地球物理勘探领域一种很重要的方法,根据使用的系统载体的不同,可分为航空瞬变电磁系统、半航空瞬变电磁系统、地面瞬变电磁系统、井中瞬变电磁系统、坑道瞬变电磁系统和水上瞬变电磁系统。该方法在发射导线中通入电流,向目标区域发射一次场,然后瞬间关断发射电流,在关断间隙以天线或接地电极观测目标区域介质感应出的二次涡流场,并根据该二次场信息获得目标区域介质的电性参数分布。

当前的瞬变电磁法多采用一个发射天线,一个或多个接收天线,采用大定源、中心回线、重叠回线、偶极等装置。由于发射天线与接收天线的耦合效应,在关断后,接收天线本身的感应场将持续较长的一个过渡过程,期间接收天线本身的感应场与地下感应的二次场信号叠加在一起,造成地下感应的二次场信号畸变,信噪比低。目前对该问题的处理思路:一是在硬件上调节接收天线的电感、电容、匹配电阻,使传感器处于临界阻尼状态,以减小接收天线本身的感应场;二是在数据处理上将实测的感应电压转换为磁场后,再减去发射电流变化产生的一次场,或是求取电流关断期间一次场的变化率,用实测的感应电压减去一次场的变化率。硬件上最优匹配可一定程度减小接收天线自身的感应场,但处理过程复杂;数据处理方法理论可行,实际难以操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效消除或大大减弱接收天线本身感应场的过渡过程的瞬变电磁测量装置及方法。

本发明提供的瞬变电磁测量装置,包括发射天线线圈、接收天线线圈和调零天线线圈,三者相互平行;发射天线线圈和调零天线线圈相互串联;使得发射天线线圈和调零天线线圈组合产生的一次场穿过接收天线线圈的磁通量始终等于0或接近于0。

所述调零天线线圈、接收天线线圈和发射天线线圈三者的相对位置能够调节。

所述调零天线线圈的有效串入匝数能够调节。

作为一个优选实施方式,所述调零天线线圈、接收天线线圈和发射天线线圈三者的中心位于垂直于线圈的轴线上,接收天线线圈位于发射天线线圈和调零天线线圈的正中间,发射天线线圈和调零天线线圈尺寸大小、导线类型、绕线方式和匝数均相同,接收天线线圈尺寸小于调零天线线圈。

作为另一个优选实施方式,所述发射天线线圈为大定源矩形框,接收天线线圈尺寸小于调零天线线圈,调零天线线圈尺寸小于发射天线线圈。

作为另一个优选实施方式,所述接收天线线圈尺寸小于调零天线线圈和发射天线线圈,调零天线线圈和发射天线线圈的中心连线与垂直于线圈的轴线成一定夹角。

本发明还提供了采用上述的瞬变电磁测量装置进行测量的方法,包括:

(1)将发射天线线圈设置于待测区域表面上方,接收天线线圈设置于发射天线线圈上方或同一平面上,调零天线线圈设置于接收天线线圈上方或同一平面上,三者相互平行;

(2)向串联有发射天线线圈和调零天线线圈的发射回路中通入电流,控制电流流入调零天线线圈和发射天线线圈的方向保持二者线圈的电流流向相同或相反;

(3)调节调零天线线圈、接收天线线圈和发射天线线圈三者的相对位置,使得发射天线线圈和调零天线线圈组合产生的一次场穿过接收天线线圈的磁通量始终等于0或接近于0。

在此方法中,根据探测需要,确定发射天线线圈大小和布置以及接收天线线圈位置;根据发射天线线圈磁矩参数,以及收发相对位置关系,计算发射天线线圈一次场在接收位置产生的垂向磁场,确定调零天线线圈的位置和接入调零天线线圈的电流方向。

在此方法中,进一步的可以通过同时调节调零天线线圈的位置和有效串入匝数,使得发射天线线圈和调零天线线圈组合产生的一次场穿过接收天线线圈的磁通量始终等于0或接近于0。

本发明中的发射天线与调零天线的电流变化同步受发送回路控制,并通过控制电流流入天线方向保持二者线圈的电流流向相同或相反,使得在接收天线位置,调零天线产生的磁场与发射天线产生的磁场在垂直方向上反向。实际应用中,发射天线与接收天线位置随勘探需求确定,然后通过调整调零天线位置和/或调零天线的有效串入匝数,使得接收天线获得的一次场磁通量始终等于或趋于0(待测区域的一次场磁通量远大于0),消除或减弱了一次场对接收天线的影响,从而消除或减弱了接收天线在发射电流关断时产生的感应过渡过程,大大提高了接收天线感应到的地下介质的二次场信号信噪比,实现了高精度瞬变电磁测深。

附图说明

图1 为实施例1小线框发射中心回线装置示意图。

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