CN103472491B - 瞬变电磁低互感可折叠式线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种瞬变电磁低互感可折叠式线圈，包括发射线圈和接收线圈，两者分别固定设置于可折叠的底衬上，所述发射线圈位于接收线圈的外围，两线圈之间留有空隙，所述底衬的两侧设有若干根背带并经所述背带与位于所述发射线圈两侧的组合式纵向撑杆连接。本发明一方面将发射线圈、接收线圈通过杆套等部件固定在一个平面上，且发射线圈和接收线圈之间留有空隙，可有效减少两个线圈中的电流变化所引起的互感，提高信噪比。一方面，发射接收线圈的可折叠性，减少了人工搬运过程中线圈所占的体积并便于与仪器连接，给人们的使用带来了很大便利。
Description
技术领域
本发明涉及一种瞬变电磁发射和接收线圈，尤其涉及一种巷道瞬变电磁低互感可折叠式发射、接收线圈。
背景技术
众所周知，瞬变电磁法是根据电磁感应原理，利用不接地线圈向地下发送一次电磁场，在一次电磁场间歇期间，使用不接地线圈观测二次涡流场的方法，进行不同岩性地层的物性差异分析。矿用瞬变电磁法由于体积效应小、工作效率高、纵横向分辨率高和对低阻体反应灵敏的优点被广泛用于矿井的突水预测和超前预测。瞬变电磁设备发射、接收线圈的结构、性能是影响瞬变电磁技术矿井突水预测和超前预测的重要因素。
目前瞬变线圈及支架的设计种类多样，如申请号“201220429932.4、200710115317.X、201120108342.7、201120234412.3、201210270050.2”，但它们都没有实现可折叠式结构部件，也没实现低互感式设计(发射线圈和接收线圈之间留有空隙)，受矿井下复杂条件的影响，容易造成抗干扰能力差、接收信号不稳定、移动困难、安装拆卸不方便等缺点。
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，提出一种更易于移动与携带的线圈，同时通过对发射与接收线圈的特殊布置来有效降低互感，提高信号抗干扰能力的可折叠式发射接收线圈。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：瞬变电磁低互感可折叠式线圈，包括发射线圈和接收线圈，两者分别固定设置于可折叠的底衬上，所述发射线圈位于接收线圈的外围，两线圈之间留有空隙，所述底衬的两侧设有若干根背带并经所述背带与位于所述发射线圈两侧的纵向撑杆连接。
所述发射线圈和接收线圈之间空隙的间距为0.1-0.6米。
所述底衬为防水纤维织物、橡胶布或塑料布；所述背带采用棉、尼龙、橡胶或塑料。
所述纵向撑杆为组合式纵向撑杆，由若干个杆套和若干个支杆通过插拔或螺纹连接方式组合而成，所述背带端部固接在所述杆套上。
所述组合式纵向撑杆中部的两个杆套呈之字形，与支杆连接后构成拉手；位于所述组合纵向撑杆上端的杆套为顶端杆套，位于所述组合纵向撑杆下端的杆套为接地杆套。
所述杆套和支杆的材料采用非导体。
所述非导体为玻璃纤维管、塑料棒或PVC管。
本发明的有益效果：一方面，本发明将发射线圈、接收线圈通过杆套等部件固定在一个平面上，且发射线圈和接收线圈之间留有空隙，可有效减少两个线圈中的电流变化所引起的互感，提高信噪比。另一方面，发射接收线圈的可折叠性主要体现在：包裹线圈材料为防水布或其他可折叠的片状物，不工作时可拆下折叠成小方块放于挎包内以便携带，使用时在现场展开穿入组合式纵向撑杆即可；两侧的组合式纵向撑杆为各三分体可装配式，采用非金属玻璃纤维管，重量轻，现场组装和拆卸简易，携行时可装于杆袋内，减少了人工搬运过程中线圈所占的体积并便于与仪器连接，给人们的使用带来了很大便利，现场施工时，只需2人即可完成以前3-4人才能胜任的工作内容。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例二的结构示意图；
图3是本发明的纵向撑杆的结构示意图；
图4是本发明的可折叠方向示意图；
图5是本发明发射接收线圈互感前后对比图。
图中，1.发射线圈，2.接收线圈，3.背带，4.顶端杆套，5.地接杆套，6.支杆，7.之字形杆套，8.杆套，9.线圈左右折叠中心线，10.左右任意折叠线，11.线圈上下折叠中心线，12.上下任意折叠线，13.纵向撑杆，14.底衬。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例一
如图1所示，本发明包括发射线圈1、接收线圈2、两者分别固定设置于可折叠的防水纤维织物的底衬14上（也可采用橡胶布或塑料布）。两线圈之间留有空隙，间距0.2米，可降低互感，因为：
已知回路的自感系数为：
根据比奥-萨法尔定律可以改写为：
互感系数。
即互感与自感成正比。
而
其中，K为常数，b=
经推导发现，即若两线圈间距越大互感越小。故在发射线圈一定的情况下，接收线圈越小互感的影响也就越小。在考虑接收线圈的接收面积的情况下，本实施例选择了此间距。
底衬的左右两侧设有背带3并经背带与位于发射线圈两侧的组合式纵向撑杆13连接。组合式纵向撑杆13由多个杆套8和多个支杆6通过插拔或螺纹连接方式组合而成，背带端部固定连接在相对应的杆套上。位于组合纵向撑杆13上端的杆套为顶端杆套4，位于组合纵向撑杆13下端的杆套为接地杆套5。
实施例二
如图2所示，与实施例一的不同之处在于所示组合式纵向撑杆13中部的两个杆套呈之字形，即之字形杆套7，其与一支杆连接后可构成拉手，作为可折叠式发射接收线圈的把手。
实施例一或二中的杆套和支杆的材料可采用非导体，如玻璃纤维管、塑料棒。任意一个支杆6可在携带期间被拔下或拧下。
图3是实施例二中的纵向撑杆13中部设两个之字形杆套7的结构形式示意图。纵向撑杆13也可制成如图1中所示的，或一体式的。
如图4所示，该可折叠式发射接收线圈在携带过程中可沿线圈左右折叠中心线9、左右任意折叠线10、线圈上下折叠中心线11和上下任意折叠线12进行一次或多次折叠；优选的，沿线圈左右折叠中心线9或沿线圈上下折叠中心线11进行一次或多次折叠最便于携带。
如图5所示，其为采用不同形式的发射线圈，同一接收线圈，测量得到的同点感应电压衰减曲线，发射线圈与接收线圈为共中心点组合装置类型，且发射电流与发射磁矩相同。其中曲线1对应的发射线圈形式为密集平行束状矩形回线（传统绕制形式），曲线2对应的发射线圈形式为按边长比平行收缩矩形回线（新型绕制形式），二者所对应的接收线圈为按等边距平行收缩矩形回线。
从图5可以明显看出：（1）由于采用相同的发射磁矩，曲线1、2反映出的晚期信号衰减趋势形态及幅度基本一致，但后者更加稳定；（2）曲线2退出饱和信道时间（21.6μs）要快于曲线1（31.2μs）；（3）曲线2对应的一次场至二次场的过渡时间（约143.2μs），比曲线1对应的过渡时间（约231.2μs）更短；
其中，（2）、（3）均说明了曲线2所采用的发射线圈，对接收造成的互感影响更小。综上，实测对比曲线验证了本发明瞬变电磁新型线圈测量效果优于传统线圈，既能够保证晚期二次场信号，又可减弱一次场干扰，同时降低了线圈自身暂态过程的不良影响，提高了信号的有效性和可利用度。
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 (4)
1.瞬变电磁低互感可折叠式线圈，其特征在于：包括发射线圈和接收线圈，两者分别固定设置于可折叠的底衬上，所述发射线圈位于接收线圈的外围，两线圈之间留有空隙，所述底衬的两侧设有若干根背带并经所述背带与位于所述发射线圈两侧的纵向撑杆连接；所述底衬为防水纤维织物、橡胶布或塑料布；所述背带采用棉、尼龙、橡胶或塑料；所述纵向撑杆为组合式纵向撑杆，由若干个杆套和若干个支杆通过插拔或螺纹连接方式组合而成，所述背带端部固接在所述杆套上;所述纵向撑杆采用非导体材料。
2.根据权利要求1所述的瞬变电磁低互感可折叠式线圈，其特征在于：所述发射线圈和接收线圈之间空隙的间距为0.1-0.6米。
3.根据权利要求1所述的瞬变电磁低互感可折叠式线圈，其特征在于：所述组合式纵向撑杆中部的两个杆套呈之字形，与相应支杆连接后构成拉手；位于所述组合纵向撑杆上端的杆套为顶端杆套，位于所述组合纵向撑杆下端的杆套为接地杆套。
4.根据权利要求1所述的瞬变电磁低互感可折叠式线圈，其特征在于：所述非导体为玻璃纤维管、PVC管或塑料棒。
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