CN103472489B - 瞬变电磁的对偶发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种瞬变电磁的对偶发射装置，包括接收线圈和分别布置在固定装置的上下两端且相互串联的对偶发射线圈，所述接收线圈固定在固定装置中部位置，且与上下两个对偶发射线圈相互垂直。对偶发射线圈缠绕在固定装置两端且缠绕方向相反，可根据探测要求进行调整两者距离，对偶发射线圈通过其串联线路对线圈供电并激发一次场信号；根据互感系数与线圈间相对位置的关系，得出该发明装置互感系数为0，可有效减少发射接收线圈中的电流变化所引起的互感，提高信噪比。本发明的对偶发射线圈可调，且对偶发射，可提高瞬变电磁的侧向传播能量，最终可加大侧向探测深度；该装置操作简单，任何施工人员都可进行操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种瞬变电磁对偶发射技术，特别是一种钻孔内瞬变电磁的对偶发射装置。应用于地球物理测井、工程无损检测等技术领域。
背景技术
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。瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。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，可对钻孔内地质异常进行成像，特别适用于老空区、陷落柱、含水构造的提前诊断。
现有的瞬变电磁法通常采用一发一收或一发多收模式，采用二次场测量方式，过渡过程中包含了发射线圈和接收线圈的互感信号，使得早时段二次场有效信号识别和提取存在困难，若提高早期二次场信噪比，必须改变传统重叠回线等观测方式。另一方面，传统井下瞬变电磁法主要解决线圈前方的异常，对侧向的激励不足，导致侧向异常识别极其困难，若解决瞬变电磁全方位探测问题，则只能改变现有的激发接收观测系统装置。
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，提出一种可有效减少发射接收线圈中的电流变化所引起的互感，提高信噪比并增大瞬变电磁测量的深度的对偶发射装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种瞬变电磁的对偶发射装置，包括接收线圈和分别布置在固定装置的上下两端且相互串联的对偶发射线圈，所述接收线圈固定在固定装置中部位置，且与上下两个对偶发射线圈相互垂直。
所述对偶发射线圈缠绕在固定装置两端且两端的缠绕方向相反。
所述对偶发射线圈可沿固定装置上下轴向移动。
所述对偶发射线圈与接收线圈两者的互感系数为0。
所述接收线圈采用PCB接收线圈，所述PCB接收线圈安装于所述固定装置的表面，并通过线路串联，接收二次场信号，并将信号传送至单通道或多通道A/D采集装置，所述PCB接收线圈的宽度为2-10cm。
所述PCB接收线圈为四边形回形接收线圈或其他任意不闭合形状接收线圈。
所述固定装置为单面体或多面柱体，所述PCB接收线圈固定在单面体或多面柱体的一个面或多个面上，各线圈间通过线路串联。
所述PCB接收线圈为单层板或若干层板叠加放置并固定在所述固定装置的各个面上。
本发明对偶发射线圈分别布置在固定装置的上下两端，圈缠绕方向相反；对偶发射线圈位置可根据实际需求进行调整，两端对偶发射线圈通过线路进行串联，对线圈供电并激发一次场信号。对于接收线圈采用与对偶发射线圈所在平面相互垂直，采用一个接收线圈或多个接收线圈，接收线圈可据探测目的，进行组合各种装置。
本发明的有益效果是：该装置的对偶发射线圈可调，且对偶发射，可增加瞬变电磁发射装置的侧方能量，加大侧向探测深度；该装置的对偶发射线圈与接收线圈相互垂直放置，根据互感系数与线圈间相对位置的关系，得出该发明装置互感系数为0，可有效减少发射接收线圈中的电流变化所引起的互感，提高信噪比；该装置操作简单，任何施工人员都可进行操作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的对偶发射装置磁场方向示意图。
图3是本发明发射接收线圈相对位置示意图。
图中，1.发射线圈，2.接收线圈，3.固定装置，4.对偶发射线圈缠绕方向，5.一次场侧向方向，6.目标地质体，7.发射线圈放置方向，8.接收线圈放置方向。
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。
实施例1：如图1所示，本发明包括上下放置的对偶发射线圈1，固定所述对偶发射线圈的固定装置3。对偶发射线圈1分别布置在固定装置3的上下两端，对偶发射线圈1围绕固定装置3进行缠绕且缠绕方向4相反，对偶发射线圈位置可根据探测深度进行调整，沿固定装置上下轴向移动来调节。
如图2所示，对偶发射线圈1在激励电源供电及断开过程中产生的一次磁场在侧向上5的分量相互叠加，在遇到目标地质体6后，地质体内部激发产生的感应电流产生二次场，由于本发明采用对偶发射线圈装置，比单一线圈在侧向上产生的一次场强，所以该装置的几个接收线圈就能接收到较强的二次场信号，从而达到加大侧向探测深度的目的。
瞬变电磁的对偶发射装置，如图1及图3所示，本发明的接收线圈2放置在发射线圈1垂直方向上，根据互感系数与两线圈相对位置的关系：两端对偶发射线圈在轴线方向上磁场近似，是沿着轴线方向的，如果将接收线圈沿其轴线方向放置，也就是垂直放置，这时发射线圈在接收线圈上产生的磁通量为0，当发射线圈中的电流变化时，接收线圈的磁通量始终为0，因而互感系数为0，从而大大减少发射接收线圈中的电流变化所引起的互感。
实施例2：与实施例1不同的是固定装置3可以是不同的形状，相应的，在固定装置3上进行相反方向缠绕的对偶发射线圈1，其缠绕方式可以是圆形缠绕、方向缠绕及不规则缠绕等。
本发明中的接收线圈可采用PCB接收线圈，此线圈直接刻制PCB上构成，PCB接收线圈的置于固定装置的表面。多个PCB接收线圈的串联联接。PCB接收线圈可以通过任意不闭合形状进行缠绕，如采用四边形回形接收线圈，其有效面积最大；PCB接收线圈的固定装置，可以是任意形状，采用一块平面板或多面柱体结构，如具有三个面的正三角形柱体结构，或具有四-六个面的正多面的柱体结构；柱体结构采用实芯体。PCB接收线圈可根据固定装置的形状确定PCB接收线圈摆放的个数，即在多面柱体的每个面固定设置一层PCB接收线圈，也可在每个面上叠加放置并固定，即在固定装置的每个面上，PCB接收线圈是多层板；PCB接收线圈通过线路进行串联，接收二次场信号，并将信号传送至A/D采集装置；PCB接收线圈间留有空隙，组合形成多通道。
具体在实施中，瞬变电磁的对偶发射装置，包括以下步骤：
（1）对偶发射线圈分别布置在固定装置的上下两端；
（2）对偶发射线圈围绕固定装置进行缠绕，且两端缠绕方向相反；
（3）根据探测深度需求调整对偶发射线圈到相应位置；
（4）利用线路对两端对偶发射线圈进行串联，并供电激发一次场信号。
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 (6)
1.一种瞬变电磁的对偶发射装置，其特征在于：包括接收线圈和分别布置在固定装置的上下两端且相互串联的对偶发射线圈，所述接收线圈固定在固定装置中部位置，且与上下两个对偶发射线圈相互垂直；所述对偶发射线圈缠绕在固定装置两端且两端的缠绕方向相反，所述对偶发射线圈可沿固定装置上下轴向移动。
2.根据权利要求1所述的瞬变电磁的对偶发射装置，其特征在于：所述对偶发射线圈与接收线圈两者的互感系数为0。
3.根据权利要求1所述的瞬变电磁的对偶发射装置，其特征在于：所述接收线圈采用PCB接收线圈，所述PCB接收线圈安装于所述固定装置的表面，并通过线路串联，接收二次场信号，并将信号传送至单通道或多通道A/D采集装置，所述PCB接收线圈的宽度为2-10cm。
4.根据权利要求3所述的瞬变电磁的对偶发射装置，其特征在于：所述PCB接收线圈为四边形回形接收线圈或其他任意不闭合形状接收线圈。
5.根据权利要求3或4所述的瞬变电磁的对偶发射装置，其特征在于：所述固定装置为单面体或多面柱体，所述PCB接收线圈固定在单面体或多面柱体的一个面或多个面上，各线圈间通过线路串联。
6.根据权利要求5所述的瞬变电磁的对偶发射装置，其特征在于：所述PCB接收线圈为单层板或若干层板叠加放置并固定在所述固定装置的各个面上。
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