CN101198880A - 低温超导量子干涉仪瞬时电磁接收器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电磁勘探系统的接收器系统(18)。该电磁勘探系统包括发射器，该发射器发射初级电磁场以从待勘探区域中产生具有瞬时衰变的时域曲线的次级电磁场。接收器系统(18)包括用来检测次级电磁场的第一、第二传感器(20，22)，其中第二传感器(22)的灵敏度比第一传感器(20)低，以便第二传感器(22)在第一时间段内检测次级电磁场，第一传感器(20)用于在第一时间段之后检测次级电磁场。通常，每个传感器(20，22)包括三个互相正交的SQUID磁力计，其中第二传感器(22)的灵敏度比第一传感器(20)的低大约10倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种瞬时电磁接收器系统，以及一种在电磁勘探系统中收集数据的方法。
背景技术
典型的勘探系统包括用来向地下发射初级电磁场的发射器。设置接收器用来接收和记录地下矿体和初级电磁场之间相互作用而发射出来的涡流所产生的次级电磁场，该接收器包括单组件或三组件接收线圈以及相关电子装置，该接收器被。一般地，在电导率等于或低于平均值的区域接收到的是由微小的涡流感应出的次级电磁场，而在电导率较高的区域易于产生更强的涡流，从而导致可测量的次级电磁场产生。
次级电磁场是具有如图1所示的类型的衰变曲线10的瞬变场，其中y轴是次级场按对数标度的幅度，x轴是按对数标度的时间。典型地，接收器的接收线圈包括三个相互正交的传感器，这三个传感器检测在箭头12指示范围内的次级场。从箭头12可以明显看出，接收器的最高检测级被设置为比曲线10的最大值稍高，由于受接收器的物理限制，接收器的最低检测级限定阀值14。这样，从图1可以明显看出，相应于虚线16的响应，检测不到在时间t1之后的次级场。
但是，除时间t1之前的场响应之外，对时间t1之后的次级电磁场的检测也是需要的和有用的。例如，这种检测可以指示位于地下较深的有传导能力的矿体的存在。本发明旨在处理现有电磁勘探系统和方法中的这种缺陷。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种电磁勘探系统，该系统包括：
发射器，该发射器发射初级电磁场以便从待勘探区域中产生次级电磁场，该次级电磁场具有瞬时衰变的时域曲线；和
接收器系统，该接收器系统包括用来检测次级电磁场的第一、第二传感器，其中第二传感器的灵敏度比第一传感器低，以便第二传感器在第一时间段内检测次级电磁场，第一传感器被用于在第一时间段之后检测次级电磁场。
通常，电磁勘探系统进一步包括与所述第一、第二传感器相连接的数据收集器，用来收集和记录在次级电磁场的整个衰变曲线上的场数据。
优选地，数据收集器按照
这个较低的灵敏度来收集和记录次级电磁场的整个衰变曲线上的场数据，用于后续的处理。
在示例性实施例中，所述第二传感器的灵敏度比所述第一传感器的灵敏度低大约10倍。
典型地，每个传感器包括三个相互正交的磁力计。
通常，所述第一和第二传感器的磁力计是低温超导量子干涉仪(SQUID)磁力计。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于电磁勘探系统的接收器系统，该电磁勘探系统包括发射器，该发射器用于发射初级电磁场以便从待勘探区域中产生次级电磁场，该次级电磁场具有瞬时衰变的时域曲线，该接收器系统包括用来检测次级电磁场的第一、第二传感器，其中第二传感器的灵敏度比第一传感器低，以便第二传感器在第一时间段内检测次级电磁场，第一传感器被用在第一时间段之后检测次级电磁场。
通常，接收器系统进一步包括与所述第一和第二传感器相连接的数据收集器，该收集器用来收集和记录在次级电磁场的整个衰变曲线上的场数据。
优选地，数据收集器按照
这个较低的灵敏度来收集和记录次级电磁场的整个衰变曲线上的场数据，用于后续的处理。
在示例性实施例中，所述第二传感器的灵敏度比第一传感器的灵敏度低大约10倍。
典型地，每个传感器包括三个相互正交的磁力计。
通常，所述第一和第二传感器的磁力计是低温超导量子干涉仪(SQUID)磁力计。
根据本发明的第三方面，提供了一种在电磁勘探系统中收集数据的方法，该电磁勘探系统包括发射器，该发射器用于发射初级电磁场以便从待勘探区域中产生次级电磁场，该次级电磁场具有瞬时衰变的时域曲线，该方法包括如下步骤：
提供一种接收器系统，该接收器系统包括用来检测次级电磁场的第一、第二传感器，其中第二传感器的灵敏度比第一传感器的灵敏度低；
在第一时间段内使用第二传感器检测次级电磁场；以及
在第一时间段之后使用第一传感器检测次级电磁场。
典型地，该方法进一步包括步骤：收集和记录在次级电磁场的整个衰变曲线上的由第一、第二传感器检测的场数据。
优选地，所述方法包括步骤：按照
这个较低的灵敏度来收集和记录次级电磁场的整个衰变曲线上的场数据，用于后续的处理，。
附图简要说明
图1显示了次级电磁场的典型瞬变响应，该次级电磁场由受初级电磁场向地下传播而激励的深处矿体产生。
图2显示了根据本发明的电磁勘探系统的示意图，本发明既可以记录如图1所示的时间t1之前的次级电磁场，也可以记录时间t1之后的次级电磁场。
优选实施例
参考附图，一种在根据本发明的电磁系统中使用的接收器系统18包括较灵敏的第一传感器20，和比第一传感器20灵敏度低的第二传感器22。典型地，第二传感器22的灵敏度比第一传感器20低大约10倍，以便提供比第一传感器更大的动态回转速率。
每个传感器20，22分别包括三个相互正交的磁力计24A，24B和24C，以及26A，26B和26C。
优选地，第二传感器的灵敏度大约为
，第一传感器的灵敏度大约为
，因而第二传感器具有比第一传感器高10倍的回转速率。这样，第一传感器20被设计用来以高精度测量图1所示的时域电磁衰变的晚期，而第二传感器被设计用来测量该衰变的早期。这使得本系统可以精确地测量信号在整个时间间隔上的衰变曲线。
第一、第二传感器20，22都是低温超导量子干涉仪(SQUID)磁力计。尽管为了使本发明的描述简洁而没有在图中示出，但是这些传感器将被装入填有液氦的低温容器。值得注意的是，该低温保持器被特别设计成具有最小数量的会干扰TEM测量的金属部件，但仍具有有效的温度控制特性以允许氦的重新填装时间间隔达到24小时。
第一传感器12、第二传感器14通过控制、自动调谐和放大电子装置28被连接到数据收集器30，数据收集器30用来收集和记录次级电磁场的整个衰变曲线上的场数据。数据收集器30的六个输入定义了具有适于高灵敏度TEM测量的特性的6-通道磁力计SQUID系统。
高灵敏度和低灵敏度传感器能够通过控制电子装置28上的开关接通，以使它们单独或同时运行。优选地，将控制电子装置28并入电路以通过第二磁力计22获得的数据确定磁场的回转速率，并且控制第一传感器20的运行模式。通过这种方法，只有当回转速率足够小的时候才能操作第一磁力计20，以保证第一磁力计20的稳定运行。
这样，再参考图1，本发明中的接收器不仅能收集箭头12所指示范围内的次级场，而且能够收集箭头32所指示范围内的次级场。
Claims (15)
1.一种电磁勘探系统，包括：
发射器，其用于发射初级电磁场以从待勘探区域中产生次级电磁场，该次级电磁场具有瞬时衰变的时域曲线；以及
接收器系统，其包括用来检测次级电磁场的第一和第二传感器，其中第二传感器的灵敏度比第一传感器的灵敏度低，以便第二传感器在第一时间段内检测次级电磁场，第一传感器用于在第一时间段之后检测次级电磁场。
2.根据权利要求1所述的电磁勘探系统，其进一步包括与所述第一和第二传感器相连接的数据收集器，该数据收集器用于在次级电磁场的整个衰变曲线上收集和记录场数据。
3.根据权利要求2所述的电磁勘探系统，其中数据收集器以
的较低灵敏度在次级电磁场的整个衰变曲线上收集和记录场数据，用于后续处理。
4.根据前述任一权利要求所述的电磁勘探系统，其中所述第二传感器的灵敏度比第一传感器的灵敏度低大约10倍。
5.根据前述任一权利要求所述的电磁勘探系统，其中每个传感器包括三个相互正交的磁力计。
6.根据权利要求5所述的电磁勘探系统，其中第一和第二传感器的磁力计是低温超导量子干涉仪(SQUID)磁力计。
7.一种用于电磁勘探系统的接收器系统，该电磁勘探系统包括发射器，该发射器发射初级电磁场以从待勘探区域中产生次级电磁场，该次级电磁场具有瞬时衰变的时域曲线，该接收器系统包括用来检测次级电磁场的第一和第二传感器，其中第二传感器的灵敏度比第一传感器的灵敏度低，以便第二传感器在第一时间段内检测次级电磁场，第一传感器用于在第一时间段之后检测次级电磁场。
8.根据权利要求7所述的接收器系统，进一步包括与所述第一和第二传感器相连接的数据收集器，该数据收集器用来在次级电磁场的整个衰变曲线上收集和记录场数据。
9.根据权利要求8所述的接收器系统，其中所述数据收集器以
的较低的灵敏度来收集和记录次级电磁场整个衰变曲线上的场数据，用于后续处理。
10.根据权利要求7-9中任一权利要求所述的接收器系统，其中所述第二传感器的灵敏度比第一传感器的灵敏度低大约10倍。
11.根据权利要求7-10中任一权利要求所述的接收器系统，其中每个传感器包括三个相互正交的磁力计。
12.根据权利要求11所述的接收器系统，其中所述第一和第二传感器的磁力计是低温超导量子干涉仪(SQUID)磁力计。
13.一种在电磁勘探系统中收集数据的方法，该电磁勘探系统包括发射器，该发射器发射初级电磁场以从待勘探区域中产生次级电磁场，该次级电磁场具有瞬时衰变的时域曲线，所述方法包括如下步骤：
提供一种接收器系统，该接收器系统包括用来检测次级电磁场的第一和第二传感器，其中第二传感器的灵敏度比第一传感器的灵敏度低；
在第一时间段内使用第二传感器检测所述次级电磁场；以及
在第一时间段之后使用第一传感器检测所述次级电磁场。
14.根据权利要求13所述的在电磁勘探系统中收集数据的方法，该方法进一步包括步骤：在次级电磁场的整个衰变曲线上收集和记录由第一和第二传感器检测的场数据。
15.根据权利要求14所述的在电磁勘探系统中收集数据的方法，该方法包括步骤：以的较低的灵敏度来收集和记录次级电磁场的整个衰变曲线上的场数据，用于后续处理。
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Legal Events
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Granted publication date: 20120905 |
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