[发明专利]一种基于三维线圈的野外地空电磁环境模拟装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于三维线圈的野外地空电磁环境模拟装置及方法，模拟装置，包括长方体框架、X轴线圈组、Y轴线圈组、Z轴线圈组、控制信号源和电磁接收装置；X轴线圈组分别绕设在长方体框架X轴方向的两对称面的边框上，Y轴线圈组分别绕设在长方体框架Y轴方向的两对称面的边框上，Z轴线圈组分别绕设在长方体框架Z轴方向的两对称面的边框上；X轴线圈组、Y轴线圈组和Z轴线圈组的每匝线圈分别与控制信号源相连；电磁接收装置设在长方体框架中心；通过对三维线圈参数的调整，实现对地空电磁探测任一接收点处的野外电磁环境进行模拟，采用三维线圈协调合成三分量磁场，在装置中心产生近似均匀磁场。

技术领域

本发明涉及一种电磁环境模拟装置及方法，特别涉及一种基于三维线圈的野外地空电磁环境模拟装置及方法。

背景技术

近年来随着我国对资源能源勘查需求的增加，地空电磁探测技术得到了快速发展。地空电磁探测方法是一种在地面激励发射源，由飞行器吊载接收线圈在空中接收三分量一次场和二次场信号的物探方法，具有易操作、装置轻便、环境适应性强等优点，可获取海陆交互带、江河湿地、崎岖山地等地形复杂地区的地下电性结构信息。然而在实际探测中，发射源激发x、y、z三个方向的电磁场，飞行器吊载接收系统在空中接收到的三分量电磁信号会受到风速、飞行姿态、电磁干扰或人为干扰等因素的影响而产生失真，会严重影响地空电磁系统接收数据的质量，从而导致探测结果不准确，大幅度削弱了地空电磁探测系统的探测能力。因此，针对在地空电磁环境中接收系统的干扰分析非常重要，然而目前缺少一种能够在室内对接收系统进行干扰分析模拟的地空电磁环境模拟装置，现有技术条件下无法在室内有效地调试接收线圈，导致地空电磁探测的前期研究浪费人力物力，且时间成本高。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种基于三维线圈的野外地空电磁环境模拟装置，包括长方体框架、X轴线圈组、Y轴线圈组、Z轴线圈组、控制信号源和电磁接收装置；在长方体框架中建立笛卡尔坐标系，X轴和Y轴在水平面，相互垂直，Z轴垂直于X轴和Y轴；X轴线圈组、Y轴线圈组和Z轴线圈组分别包括两个匝数相同的线圈，其中，X轴线圈组分别绕设在长方体框架X轴方向的两对称面的边框上，Y轴线圈组分别绕设在长方体框架Y轴方向的两对称面的边框上，Z轴线圈组分别绕设在长方体框架Z轴方向的两对称面的边框上；每匝X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈的边长与长方体框架边长相同；

X轴线圈组、Y轴线圈组和Z轴线圈组的每匝线圈分别与控制信号源相连；电磁接收装置设在长方体框架中心；每匝X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈的匝数Nx、Ny、Nz、电流大小Ix、Iy、Iz和方向由以下公式计算：

公式(1)-(3)中：μ₀为真空磁导率，μ₀＝4π×10^-7；x、y、z表示电磁接收点坐标；I_x、I_y、I_z分别表示X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈的激励电流大小；N_x、N_y、N_z分别表示X轴线圈、Y轴线圈和Z轴线圈的匝数；l_x、l_y、l_z分别表示长方体框架与轴线平行的边的边长；a_x、a_y、a_z分别为l_x、l_y、l_z的1/2。