CN103499840A - 一种全程瞬变电磁同步测深装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全程瞬变电磁同步测深装置，包括发射线圈、双接收线圈及与之相配套的多通道接收机；所述双接收线圈由第一接收线圈和第二接收线圈构成，所述第二接收线圈位于所述第一接收线圈内且二者处于同一平面，采用共中心点形式；所述发射线圈位于所述双接收线圈外围。采用共中心点或共中心轴形式组合且相互保持间隙。本发明可实现对双线圈信号的同步采集。发射线圈尺寸大于接收线圈，可以减少互感影响，提高信噪比和灵敏度；采用双接收线圈—双通道同步测量装置，能分别实现对晚期场信号和早期场信号的有效测量，从而在保证中深层探测能力的基础上，降低探测盲区，改善并提高浅层探测效果；不改变传统的中心回线测量装置形式，探测施工便捷。
Description
技术领域
本发明涉及瞬变电磁全深度测量装置，具体地说是一种全程瞬变电磁同步测深装置。
背景技术
瞬变电磁法属于时间域电磁法(TEM），它是一种建立在电磁感应原理基础上的时间域人工源电磁探测方法。利用不接地回线（磁源）或接地线源（电偶源）向地下发送一次脉冲磁场，在其激发下，地下地质体中激励起的感应涡流将产生随时间变化的感应电磁场（二次场），根据二次场衰减曲线的特征来判断地下地质体的电性、规模、产状等（引用文献：牛之琏.时间域电磁法原理.长沙：中南大学出版社，2007）。从原理上讲，它不仅能够测量浅地表的地质结构，而且能够测量深层地质构造（引用文献：李实，李创社等。高性能瞬变电磁仪的研制与应用，2000）。
对于时间域来说，探测深度是由观测时间的早晚决定的，目前TEM仪器记录的几乎全部是晚期信号，或者在数据处理时仅采用了晚期信号，这种情况将产生两种后果：第一，它丧失了TEM方法探测浅部结构的能力，因为浅部结构的信息主要由早期信号携带；第二，它降低了TEM方法的分辨能力，因为电流关断的影响将使瞬变响应发生畸变，因此，在实际测量中，人们舍弃了畸变的这段早期信号，只记录该时刻以后的晚期信号，有效探测深度仅为这一时刻信号所能传播到达的深度以下，存在着探测盲区。（引用文献：于生宝，王忠等.瞬变电磁法浅层探测技术.2006，21（2）：284-285）。
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，提出一种能同步实现对早期场信号和晚期场信号进行有效测量，有效降低互感且施工便捷的瞬变电磁测深装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种全程瞬变电磁同步测深装置，包括发射线圈、双接收线圈及与之相配套的多通道接收机；所述双接收线圈由第一接收线圈和第二接收线圈构成，所述第二接收线圈位于所述第一接收线圈内且二者处于同一平面，采用共中心点形式；所述发射线圈位于所述双接收线圈外围。
所述发射线圈、所述双接收线圈处于同一平面，采用共中心点形式组合且相互保持间隔。
所述发射线圈和双接收线圈分离平行放置，两者同中心轴。
所述第二接收线圈的线圈匝数至少为单匝。
所述发射线圈、第一接收线圈和第二接收线圈三者分别通过各自引线与多通道接收机连接。
所述发射线圈与第一接收线圈间隔0.1 m-0.6m，第一接收线圈与第二接收线圈间隔0.05 m-0.3m；发射、接收线圈采用平行绕制方式、交叉式绕制方式、双叠式绕制方式或链式绕制方式。
本发明的有益效果：由上述技术方案可知，发射线圈尺寸大于接收线圈，且中间留0.1-0.6m间隙，可以有效减少互感影响，提高信噪比和灵敏度；采用双接收线圈（大尺寸、多匝、大磁矩和小尺寸、多匝(或单匝)、小磁矩两种形式），—次发射双通道同步测量装置，大磁矩接收线圈主要观测晚期场信号，小磁矩接收线圈观测早期场信号，实现全深度的有效测量，从而在保证探测目的层能力的基础上，降低探测盲区，改善并提高浅层探测效果；不改变传统的中心回线测量装置形式，探测施工便捷。
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是本发明实施例一测量所得的（归一化）感应电压衰减曲线图。
图中，1.发射线圈，2.第一接收线圈，3.第二接收线圈，4.多通道接收机，5.发射引线，6.第一接收引线，7.第二接收引线，8.采集通道。
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。
实施例一：如图1所示，本发明包括发射线圈1、双接收线圈及相匹配的多通道接收机4。双接收线圈由第一接收线圈2和第二接收线圈3构成；第一接收线圈2位于发射线圈1内，第二接收线圈3位于第一接收线圈2内；发射线圈1、第一接收线圈2和第二接收线圈3三者处于同一平面且其间相互保持间隔。发射线圈1尺寸大于双接收线圈；第一、第二接收线圈的线圈匝数为多匝，但第一接收线圈规格尺寸和总面积大于第二接收线圈3。所述发射线圈1和双接收线圈采用共中心点形式进行组合；第一接收线圈2和第二接收线圈3分别经第一接收引线6和第二接收引线7与多通道接收机4的采集通道8相连，在测量时，将发射接收线圈分别接入发射机和多通道接收机4，实现对双线圈信号的同步采集。
实施例二：如图2所示，与实施例一的不同之处在于双接收线圈由大尺寸、多匝、大接收面积的第一接收线圈2和小尺寸、单匝、小接收面积的第二接收线圈3组成。发射线圈和接收线圈采用共中心点形式进行组合；多通道接收机分别与第一、二接收线圈相连，在测量时，将发射接收线圈分别接入发射机和多通道接收机，实现对双线圈信号的同步采集。
实施例三：与实施例一的不同之处在于发射、接收线圈的绕制方式多样，可采用平行绕制方式，可采用交叉式绕制方式，可采用双叠式绕制方式，也可采用链式绕制方式。
实施例四：与实施例一的不同之处在于发射线圈和双接收线圈可以不放置在同一个平面，即发射线圈和双接收线圈分离放置。
在具体实施过程中，本发明包括以下步骤：
（1）采用共中心点测量装置形式，并根据实际工作需要，确定发射线圈和两个接收线圈的匝数、边长等参数，并确定其固定形式等；
（2）将两个接收线圈的接头，分别与接收机相连，发射线圈接头接入发射机；
（3）当电源对发射线圈进行激励后，两个采集通道分别对两个接收线圈获得的信号进行全程同步采集，并将采集到的信号传入接收机，双线圈同步测量，完成数据采集。
本发明探测原理为：小尺寸接收线圈受发射线圈互感影响弱，一次场强度小，所测早期场信号无超幅，因此早期场信号有效，但二次场晚期信号质量差，在后期数据处理时可对一次场进行剔除并对接收线圈暂态过程进行校正，以实现浅层探测；大尺寸线圈测量所得的早期场信号超幅，信号失真，无法利用，重点是其晚期场信号有效，可利用，实现对目的层的探测。
如图3所示，其为采用同一发射线圈（Tx），分别采用双接收线圈（大Rx、小Rx）、双通道同步测量所得的感应电压衰减曲线（a）和归一化感应电压曲线（b），Tx与Rx为共中心组合装置类型。其中曲线1所使用的接收线圈尺寸更大、匝数更多，但两个接收线圈的绕制形式均相同。
从上图可以明显看出：（1）曲线1、2反映出的早期场信号差异大：曲线1反映的一次场信号非常强，已出现超幅现象，退出饱和信道时间约为32μs；曲线2反映的一次场信号未出现超幅现象；（2）曲线2对应的一次场至二次场的过渡时间（约21.6μs），比曲线1对应的过渡时间（约132.8μs）更短；（3）曲线1、2所反映的二次场信号衰减趋势形态基本一致，但曲线1信号幅值更大，信噪比更高，尤其是二次场晚期信号（曲线尾支），曲线2尾支受噪声影响大，晚期有效信号已被噪声淹没；
其中，（1）、（2）说明了线圈的尺寸越小、匝数越少，测量的早期场信号完整（曲线2），提高了早期信号的有效性和可利用度。（3）说明了Rx尺寸越大、匝数越多，早期出现超幅现象（曲线1），信号失真，其中所包含的二次场信号也会遗失，而其对应的晚期信号强；将曲线2和曲线1综合利用就达到对全程信号的信噪比和分辨率的统一。
综上，利用双接收线圈-双通道进行同步测量，不仅可以提高现场探测效率，降低工作量，更重要的是可以充分利用早期场信号实现对浅层地质体的探测，也可满足通过对晚期场信号的处理实现对中深层地质体的探测。
上述仅为本发明的实施一例而已，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)
1.一种全程瞬变电磁同步测深装置，其特征在于：包括发射线圈、双接收线圈及与之相配套的多通道接收机；所述双接收线圈由第一接收线圈和第二接收线圈构成，所述第二接收线圈位于所述第一接收线圈内且二者处于同一平面，采用共中心点形式；所述发射线圈位于所述双接收线圈外围。
2.根据权利要求1所述的全程瞬变电磁同步测深装置，其特征在于：所述发射线圈、所述双接收线圈处于同一平面，采用共中心点形式组合且相互保持间隔。
3.根据权利要求1所述的全程瞬变电磁同步测深装置，其特征在于：所述发射线圈和双接收线圈分离平行放置，两者同中心轴。
4.根据权利要求1所述的全程瞬变电磁同步测深装置，其特征在于：所述第二接收线圈的线圈匝数至少为单匝。
5.根据权利要求1所述的全程瞬变电磁同步测深装置，其特征在于：所述发射线圈、第一接收线圈和第二接收线圈三者分别通过各自引线与多通道接收机连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的全程瞬变电磁同步测深装置，其特征在于：所述发射线圈与第一接收线圈间隔0.1 m-0.6m，第一接收线圈与第二接收线圈间0.05m-0.3m；发射、接收线圈采用平行绕制方式、交叉式绕制方式、双叠式绕制方式或链式绕制方式。
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