[实用新型]基于U形螺线源的矿井瞬变电磁仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及地质与勘探地球物理领域，尤其涉及一种基于U形螺线源的矿井瞬变电磁仪。

背景技术

瞬变电磁法(TransientElectromagneticMethod，简称TEM)是一种建立在电磁感应原理基础上的时间域人工源电磁探测方法。它是利用不接地回线或接地导线向地下发射一次场，在一次场关断后，测量由地下介质产生的感应二次场随时间的变化，来达到寻找各种地质目标的一种地球物理勘探方法。

发射线圈是瞬变电磁法勘探中的一次场产生单元。目前，在进行矿井瞬变电磁探测时，发射线圈采用多匝方形回线源（边长一般为2m）。井下探测具有干扰源复杂（包括工业电、铁轨、锚杆、掘进机等）和探测空间狭小的特点。传统的多匝方形回线源具有如下缺点：

（1）抗干扰能力差，易受线圈附近干扰源影响，这会降低探测精度和分辨率。

（2）发射线圈和接收线圈互感较强，这会增大仪器的关断时间，造成20m左右的探测盲区。

（3）发射线圈尺寸相对较大，限制了在狭小巷道空间中的应用。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种基于U形螺线源的矿井瞬变电磁仪，以适应干扰源复杂和探测空间狭小的井下探测条件，并减小探测盲区。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于U形螺线源的矿井瞬变电磁仪，包括发射线圈、发射机、主机和接收线圈；所述发射线圈与发射机连接，发射机和接收线圈均与主机连接；所述发射线圈设有非导电U形支架和供电电线，所述供电电线以密绕螺线的方式缠绕在U形支架上，供电电线的起点在U形支架的一端，终点在U形支架的另一端，两端各预留出2-3m连接线与发射机连接。

所述的U形支架由两个直管和一个半圆形弯管组成，直管和半圆形弯管之间通过螺纹接口连接。

所述两个直管尺寸相同，半圆形弯管外径与直管外径一致。

所述直管的外径为160mm-320mm，长度0.5m-2m；所述半圆形弯管外径160mm-320mm，半圆的直径0.5m-2m。

所述U形支架由不导电材料PVC做成。

所述发射线圈通过供电电线与发射机连接，发射机和接收线圈通过信号线与主机连接。

所述发射线圈与接收线圈间隔1-5m。

所述发射机和主机距离发射线圈和接收线圈1m之外。

所述发射机、主机、接收线圈和信号连接线与传统多匝方形回线源瞬变电磁探测装置相同。

基于U形螺线源的矿井瞬变电磁探测方法：

1）布置测线，在巷道内确定探测起点、终点位置，沿测线在巷道侧帮用粉笔或油漆每隔5m或10m标上标记；

2）组装仪器，将发射线圈通过供电电线与发射机连接，将发射机和接收线圈通过信号线与主机连接；使发射线圈与接收线圈保持间隔1-5m；使发射机和主机距离发射线圈和接收线圈1m之外；

3）数据采集，采集时，整个探测装置作为一个整体，首先放置在测线起点位置进行一次数据采集；然后，按照标在巷道侧帮的标记，每隔5m或10m进行一次数据采集，直至测线终点；

4）数据处理，下面给出采样时间点基于二分搜索算法的全区视电阻率计算步骤：

4.1）给定二分搜索初始取值区间，最小相对误差；

4.2）计算中值电阻率，带入半空间正演公式计算中值电阻率所对应的理论磁感应强度；

4.3）计算观测值与理论值之间的相对误差；如果，则即为全区视电阻率，对应深度计算公式为，其中=4π×10^-7N/A²为真空磁导率，=0.3为全空间系数，第0个采样时间点，计算结束；否则，进行下一步；

4.4）如果则，反之；返回步骤2）继续执行。

步骤4.2中的半空间正演公式可参考文献（李金铭，地电场与电法勘探[M]，北京：地质出版社，2005），本文中将不再详述。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：