[发明专利]电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置及方法

权利要求书

1.一种电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，包括发送机(1)、一个发送线圈(2)、信号调理模块(4)和接收机(5)，所述发送机(1)的两个发送输出端与所述发送线圈(2)的两端连接，其特征在于：还包括n个接收线圈，所述n个接收线圈组成接收线圈模块(3)，所述接收线圈模块(3)与所述信号调理模块(4)连接，所述信号调理模块(4)输出端组与所述接收机(5)连接；

所述接收线圈模块(3)设置在所述发送线圈(2)的边缘处，二者部分交集，所述发送线圈(2)的部分正投影和所述接收线圈模块(3)的部分正投影相重合；

所述接收线圈模块(3)为接收线圈阵列，该接收线圈阵列是由n个独立工作的n个接收线圈组成，所有接收线圈导线绕制方向一致，n个接收线圈均匀设置在所述发送线圈(2)的边缘处，n个接收线圈都与所述发送线圈(2)部分交集；所述信号调理模块(4)包括n个独立的信号调理电路，每个所述接收线圈连接有一个独立的信号调理电路；

所述信号调理模块(4)包括一个信号调理电路，所有所述接收线圈是依次串联组成，其中首个接收线圈的起点端A₁与所述信号调理电路的正输入端连接，最末端的接收线圈终点端B_n与对应所述信号调理电路的参考端连接；或者有n个接收线圈均匀设置在所述发送线圈(2)的边缘处，n个接收线圈都与所述发送线圈(2)部分交集；或者有n-1个接收线圈均匀设置在所述发送线圈(2)的边缘处，一个接收线圈完全位于所述发送线圈(2)内；或者有n-1个接收线圈均匀设置在所述发送线圈(2)的边缘处，一个接收线圈完全位于所述发送线圈(2)外；或者有n-2个接收线圈均匀设置在所述发送线圈(2)的边缘处，一个接收线圈完全位于所述发送线圈(2)内，另一个接收线圈完全位于所述发送线圈(2)外；

所述接收线圈为带状线圈，该带状线圈呈环形，并绕所述发送线圈(2)的边缘设置，二者部分交集，所述发送线圈(2)的部分正投影和带状线圈的部分正投影相重合。

2.根据权利要求1所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述n个接收线圈位于同一平面。

3.根据权利要求1所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述接收线圈模块(3)接收线圈内部通过的所述发送线圈(2)发出的磁通可调。

4.根据权利要求1所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述信号调理模块(4)包括n个独立的信号调理电路，每个所述接收线圈连接有一个独立的信号调理电路，所述接收线圈起点端A_m与对应所述信号调理电路的正输入端连接，所述接收线圈终点端B_m与对应所述信号调理电路的参考端连接。

5.根据权利要求1所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述信号调理电路的包括阻尼电阻R₀、电压跟随器A₁、运算放大器A₂、输入电阻R₁与反馈电阻R₂；

所述阻尼电阻R₀的一端作为所述信号调理电路的参考端，所述参考端接地，所述阻尼电阻R₀的另一端与所述电压跟随器A₁的同相输入端连接，所述电压跟随器A₁的同相输入端作为所述信号调理电路正输入端，所述电压跟随器A₁的输出端与所述电压跟随器A₁反相输入端连接；所述电压跟随器A₁输出端与所述输入电阻R₁的一端连接，所述输入电阻R₁的另一端与所述运算放大器A₂的反相输入端连接，所述运算放大器A₂的正相输入端接所述参考端，所述运算放大器A₂的输出端经所述反馈电阻R₂与所述运算放大器A₂反相输入端连接，所述运算放大器A₂的输出端与所述接收机(5)的一个正输入端连接，所述信号调理电路的参考端与所述接收机(5)的公共参考端连接。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置的勘探方法，其特征在于：

S1：启动所述发送机(1)，给所述发送线圈(2)通以电流i(t)；

S2：计算第m个接收线圈的一次场磁通ψ_m1(m＝1,2,…,n)

其中：

N₁：发送线圈(2)的总匝数；

N_m：第m个接收线圈的总匝数；

k：发送线圈(2)的求和变量；

i：第m个接收线圈的求和变量；

μ₀：真空磁导率，μ₀＝4π×10^-7H/m；

i(t)：发送线圈(2)通过的电流；

θ_mki：第m个接收线圈第i匝线圈平面与发送线圈(2)第k匝线圈法向方向的夹角；

l_1k：发送线圈(2)第k匝线圈的路径；

发送线圈(2)第k匝线圈上的线元矢量；

第m个接收线圈第i匝线圈平面某点与发送线圈1第k匝线圈线元矢量之间相对位置矢量；

R_mki：第m个接收线圈第i匝线圈平面某点与发送线圈1第k匝线圈线元矢量之间相对位置矢量的模；

S_mi：第m个接收线圈第i匝线圈的平面范围；

第m个接收线圈第i匝线圈的平面面元矢量；

S3：调节所述n个接收线圈的大小以及所述发送线圈(2)的相对位置，使n个接收线圈的一次场磁通

S4：计算在二次场作用下，通过第m个接收线圈的磁通ψ_m2(m＝1,2…,n)：

其中：

B(t)：二次场磁感应强度；

S_mi：第m个接收线圈的第i匝线圈的面积；

α_mi：接收线圈m第i匝线圈法向方向与二次场磁感应强度方向的夹角；

S5：计算第m个接收线圈的感应电压

其中：

第m个接收线圈起点与终点间的一次场感应电压；

第m个接收线圈起点与终点间的二次场感应电压；

S6：结合步骤S3得到则n个接收线圈的感应电压为：