CN103472488B - 用于瞬变电磁勘探的pcb线圈板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于瞬变电磁勘探的PCB线圈板，包括PCB本体，所述PCB本体上设有单层或多层覆铜经蚀刻形成的线圈，所述线圈通过串联或并联组合连接构成PCB线圈板，并经连接口接入激发、接收电路中。本发明采用PCB工艺，制作精良、加工方便、稳定可靠；可根据固定装置的形状确定尺度与摆放的个数，适合不同用途；在同尺寸条件下，比传统方式绕制的线圈有效面积大，可有效增大发射、接收磁矩，提高晚期弱信号强度，提高信噪比；PCB板内部不同铜层线圈之间留有一定的层厚空隙，互感小；激发、接收线圈之间可以任意调整位置，正交时使发射、接收线圈互感为零，特别适用于浅层全程信号采集。
Description
技术领域
本发明涉及一种瞬变电磁PCB线圈技术，特别是一种孔内瞬变电磁的PCB激发、接收线圈装置。可应用于工程检测和资源勘探的瞬变电磁技术中，对于电磁场的探头设计具有直接应用价值。
背景技术
瞬变电磁法是近年来电磁法勘探领域发展较快的一种重要方法，由于其具对低阻体反应敏感、分辨率高等优点，得到了工程界和矿产资源勘探领域的广泛认同。目前地下工程探测与地下灾害防治主要采用钻探配合地球物理勘探等手段来进行。矿井巷道、交通隧道的日常地质预报需要进行大量的水平钻探工程，高瓦斯矿井的一个回采工作面需要数万米的瓦斯抽放钻孔进行抽放，矿山地质构造与灾害探测每天也需要大量的钻探工程。钻孔内瞬变电磁设备通过在一个超前探孔（水文孔、地质孔、瓦斯抽排孔）测试，可对钻孔周围地质异常进行成像，特别适用于老空区、陷落柱、含水构造的提前诊断。
瞬变电磁仪的测量装置通常采用重叠回线和中心回线两种装置类型。由于受矿井下环境条件的限制，重叠回线发射接收线圈边长一般都小于3米，如果采用中心回线装置，接收线圈的边长一般会小于1米。受孔内空间的限制，接收线圈的宽度较窄，这样就会导致接收线圈的有效面积减小，会严重影响接收信号的幅值，从而影响到探测半径。而在工程检测中，特别是在结构混凝土的钢筋测试中，瞬变电磁的激发、接收线圈宽度要求在毫米级。因此，要在小尺度内对异常体进行准确测量，就需要设计一种稳定可靠的有效发射、接收磁矩的线圈装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种能增大激发、接收线圈磁矩、减小互感且加工方便的PCB接收线圈装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于瞬变电磁勘探的PCB线圈板，包括PCB本体，所述PCB本体上设有单层或多层覆铜经蚀刻形成的线圈，所述线圈通过串联或并联组合连接构成PCB线圈板，并经连接口接入激发、接收电路中。
所述PCB线圈板的厚度为1-3mm，长、宽为5-800mm。
所述线圈为四边形回形线圈或其他任意不闭合形状的覆铜蚀刻线圈。
所述线圈通过并联形成发射线圈；所述线圈通过串联形成接收线圈。
所述PCB线圈板通过固定在单面体或多面柱体固定装置的一个面或多个面上，各线圈板间再次串联或并联组合成激发、接收探头系统。
各块所述PCB线圈板之间留有空气间隙，所述空气间隙为毫米至米级。
本发明的有益效果：线圈采用PCB工艺，制作精良、加工方便、稳定可靠；本发明线圈可根据固定装置的形状确定尺度与摆放的个数，适合不同用途；在同尺寸条件下，比传统方式绕制的线圈有效面积大，可有效增大发射、接收磁矩，提高晚期弱信号强度，提高信噪比；PCB板内部不同铜层线圈之间留有一定的层厚空隙，互感小；激发、接收线圈之间可以任意调整位置，正交时使发射、接收线圈互感为零，特别适用于浅层全程信号采集。
附图说明
图1是本发明的PCB线圈（a）的结构示意图；
图2是本发明的PCB线圈（b）的结构示意图；
图3是本发明的PCB线圈（c）的结构示意图；
图4是本发明的PCB线圈板构成的组合示意图；
图5是本发明用于工程检测中的发射、接收线圈示意图。
图中，1.PCB线圈板，2.蚀刻回形单层线圈，3.固定装置（环氧树脂基质），4.多层线圈连接孔，5.固定孔，6.连接端口，7.PCB发射接收一体线圈（71.发射线圈，72.接收线圈），8.蚀刻螺旋形单层线圈.
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明包括PCB本体，包括PCB本体，所述PCB本体上设有单层或多层覆铜，将覆铜蚀刻成线圈，根据需要线圈可通过串联或并联组合连接构成PCB线圈板，并经连接口接入激发、接收电路中。PCB线圈板内部不同铜层线圈之间留有一定的层厚空隙，互感小。PCB线圈板的厚度1-3mm，长宽可各为5-800mm，蚀刻的线圈形状可采用四边形回形线圈或其他任意不闭合形状的覆铜蚀刻线圈。覆铜蚀刻线圈通过并联形成发射线圈，通过串联形成接收线圈。发射线圈多采用并联形式，加大发射电流来增大发射磁矩；接收线圈多采用串联方式，加大线圈有效面积来增大接收磁矩。覆铜蚀刻线圈按照磁矩要求设计方便，通过蚀刻加工，性能稳定，方便批量标准化生产出PCB线圈板。PCB线圈板可以固定在单面体或多面柱体固定装置的一个面或多个面上，各线圈板间通过导线可以再次串联或并联组合成不同需求和激发、接收探头系统。各块PCB线圈板之间留有空气间隙，空气间隙为毫米至米级，方便组合，作为发射、接收线圈的距离，保障激发、接收线圈的信噪比和分辨率的统一。
实施例1：如图1(a)所示，PCB线圈板1放置于一个呈矩形的固定装置（环氧树脂基质）3上，PCB线圈板上由多个蚀刻回形单层线圈2组成，其两端用固定孔5将PCB线圈板固定于固定装置3上，多个蚀刻回形单层线圈2串联接入连接端口6处。多层覆铜可根据需要通过多层线圈连接孔4进行串并联组合连接，形成不同需求的激发、接收线圈形式，并通过连接口6接入激发、接收电路中。
实施例2：与实施例1不同的是PCB线圈板上只有一个蚀刻回形单层线圈2，如图2(b)所示。
实施例3：与实施例1不同的是PCB线圈板上由多个蚀刻螺旋形单层线圈8组成，如图3(c)所示。
实施例4：PCB线圈板可应用于工程检测瞬变电磁技术中，如图5所示，PCB发射接收一体线圈板7由发射线圈71和接收线圈72组合成，采用的是发射线圈71在外，接收线圈72在内的形式。
上述仅为本发明的实施例而已，对本领域的技术人员来说，本发明有多种更改和变化。凡在本发明的发明思想和原则之内，作出任何修改，等同替换，改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.用于瞬变电磁勘探的PCB线圈板，包括PCB本体，其特征在于：所述PCB本体上设有单层或多层覆铜经蚀刻形成的线圈，所述线圈通过串联或并联组合连接构成PCB线圈板，并经连接口接入激发、接收电路中；并联的线圈形成发射线圈，串联的线圈形成接收线圈；所述PCB线圈板通过固定在单面体或多面柱体固定装置的一个面或多个面上，各线圈板间再次串联或并联组合成激发、接收探头系统；各块所述PCB线圈板之间留有空气间隙，所述空气间隙为毫米至米级；所述线圈为四边形回形线圈或其他任意不闭合形状的覆铜蚀刻线圈。
2.根据权利要求1所述的用于瞬变电磁勘探的PCB线圈板，其特征在于：所述PCB线圈板的厚度为1-3mm，长、宽为5-800mm。
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