CN105467459A - 一种勘探装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种勘探装置，涉及地下勘探领域中的一种勘查方法，矿井瞬变电磁法。在矿井瞬变电磁法的各种装置中发射一次瞬变电磁场和接收所述一次瞬变电磁场激发的二次感应电磁场的收、发天线，所述各种装置中还包括电磁场屏蔽天线，所述电磁场屏蔽天线设置于收、发天线探测方向的另一侧(即探测方向的反方向)。使得从探测方向反向传播来的电磁场或向探测方向反向发射的一次瞬变电磁场或二次感应电磁场被屏蔽，避免接收天线接收到反向传播来的电磁场或发射天线向探测方向的反向发送一次瞬变电磁场激发其他对探测结果造成影响的二次感应电磁场，提高了探测的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及地下勘探领域，具体而言，涉及一种勘探装置。
背景技术
在地下勘查工作中，常用地球物理勘查方法以划分地层的结构、确定断裂构造的位置、查明基岩面的起伏形态、判断地下水和矿床的赋存状况。解决上述问题的惯常做法是采用矿井瞬变电磁法来观测电性不均匀体的涡流异常场，进而推断矿体、地下水、地质构造等地下盲体的存在和部位。矿井瞬变电磁法，是利用不接地回线向地下发射一次瞬变电磁场，在一次瞬变电磁场间歇期间利用线圈观测地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。在实际的应用中，矿井瞬变电磁法观测的由全空域地下介质引起的二次感应涡流场，导致勘探结果的准确率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种勘探装置，。
本发明实施例提供的一种勘探装置，包括用于发射一次瞬变电磁场和接收所述一次瞬变电磁场激发的二次感应磁场的收发天线，所述勘探装置还包括电磁场屏蔽装置，所述电磁场屏蔽装置设置于所述收发天线远离探测方向的一侧，所述电磁场屏蔽装置用于屏蔽所述收发天线向探测方向的相反方向发射的一次瞬变电磁场以及从探测方向的相反方向传播来的电磁场。
优选地，所述收发天线包括发送回线和接收回线，所述电磁场屏蔽装置包括发送屏蔽单元和接收屏蔽单元，所述发送屏蔽单元设置于所述发送回线远离探测方向的一侧，所述接收屏蔽单元设置于所述接收回线远离探测方向的一侧，其中，所述发送屏蔽单元用于屏蔽所述发送回线向探测方向的相反方向发射的一次瞬变电磁场，所述接收屏蔽单元用于屏蔽从探测方向的相反方向传播来的电磁场。
优选地，所述发送屏蔽单元包括由第一导线围成的第一线圈和将所述第一线圈接地的引出头，所述第一线圈所在的平面与所述发送回线的平面平行，所述接收屏蔽单元包括由第一导线围成的第二线圈和将所述第二线圈接地的引出头，所述第二线圈所在的平面与所述接收回线的平面平行。
优选地，所述第一线圈的匝数大于等于3，所述第二线圈的匝数大于等于3。
优选地，所述第一导线包括有绝缘包皮。
优选地，所述发送屏蔽单元包括由第二导线围成的第一网片和将所述第一网片接地的引出头，所述第一网片所在的平面与所述发送回线的平面平行，所述接收屏蔽单元包括由第二导线围成的第二网片和将所述第二网片接地的引出头，所述第二网片所在的平面与所述接收回线的平面平行。
优选地，所述第二导线为裸导线。
优选地，所述第二导线包括有绝缘包皮，第二导线在所述第一网片的网格节点处裸露，第二导线在所述第二网片的网格节点处裸露。
优选地，所述发送屏蔽单元与所述发送回线的距离大于或等于20厘米，所述接收屏蔽单元与所述接收回线的距离大于或等于20厘米。
优选地，所述发送屏蔽单元与所述发送回线的形状相同，所述发送屏蔽单元的边长大于所述发送回线的边长50cm或以上，所述接收屏蔽单元与所述接收回线的形状相同，所述接收屏蔽单元的边长大于所述接收回线的边长50cm或以上。
本发明提供的勘探装置，通过在收、发天线处设置电磁场屏蔽装置，使得从探测方向的反向传播来的电磁场或向探测方向反向发射的一次瞬变电磁场和反向传播来的二次感应电磁场被屏蔽，避免接收天线接收到反向传播来的电磁场或发射天线向探测方向的反向发送一次瞬变电磁场激发的、对探测结果造成影响的二次感应电磁场，提高了探测的准确率。使矿井瞬变电磁法勘探实现半空间测量，采集的数据信息为半空间的，消除或减少虚假异常、掩盖真实异常的现象，提高数据资料推断解释质量，降低或消除投资、施工风险，和生命、财产损失。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明实施例提供的一种勘探装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的另一种勘探装置的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的再一种勘探装置的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的勘探装置的一种发送屏蔽单元或者接收屏蔽单元的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的勘探装置的另一种发送屏蔽单元或者接收屏蔽单元的结构示意图。
图6为本发明实施例提供的勘探装置的使用方法流程图。
附图标记：
收发天线101、电磁场屏蔽装置102、一次瞬变电磁场103、二次感应磁场104、发送回线201、接收回线202、发送屏蔽单元203、接收屏蔽单元204、发射机205、接收机206、电源207、第一线圈301、第二线圈302、引出头303、第一网片304、第二网片305、网格节点306。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，本发明实施例提供的一种勘探装置，包括用于发射一次瞬变电磁场103和接收所述一次瞬变电磁场103激发的二次感应磁场104的收发天线101，所述勘探装置还包括电磁场屏蔽装置102，所述电磁场屏蔽装置102设置于所述收发天线101远离探测方向的一侧(即探测方向的反方向)。
在通过瞬变电磁法进行勘探时，首先要架设收发天线101，由发送的一次瞬变电磁场103激发探测方向上的良导体产生对应的二次感应磁场104，然后对该二次感应磁场104进行接收，计算得到探测结果。在勘探时，只需要向探测方向发射一次瞬变电磁场103即可，不需要向整个空间中的所有方向都进行发射。如果在非探测方向也存在良导体，在一次瞬变电磁场103的作用下，同样会产生对应的二次感应磁场104，该二次感应磁场104与探测方向被激发的二次感应磁场104会产生重叠，导致探测的结果不准确。同样的，在接收二次感应磁场104时，只需要接收探测方向上的良导体产生二次感应磁场104，由其他传播来的电磁场都会对探测的结果产生影响。在收发天线101远离探测方向的一侧设置电磁场屏蔽装置102，既屏蔽了向探测方向的相反方向发射的一次瞬变电磁场103，又屏蔽了从探测方向的相反方向传播来的电磁场，减少了对探测方向二次感应磁场104接收时所受到的干扰，提高了探测的准确率。
在具体的勘探工作进行时，尤其是对矿井下的地质结构进行勘探时，探测的方向是向下的，收发天线101与地面平行设置，电磁场屏蔽装置102设置于收发天线101的上方，即可屏蔽从上方传播过来的一切电磁场信号，收发天线101只能接收到由下方传播来的一切电磁场信息。
具体地，如图2所示，所述收发天线101包括发送回线201和接收回线202，由发送回线201发射一次瞬变电磁场103，由接收回线202接收所述一次瞬变电磁场103激发的二次感应磁场104。发送回线201和接收回线202都与地面平行设置，设置于不同位置。对应的，所述电磁场屏蔽装置102包括发送屏蔽单元203和接收屏蔽单元204，所述发送屏蔽单元203设置于所述发送回线201远离探测方向的一侧(即探测方向的反方向)，所述接收屏蔽单元204设置于所述接收回线202远离探测方向的一侧(即探测方向的反方向)。发送屏蔽单元203用于屏蔽发送回线201向探测方向的相反方向发射的一次瞬变电磁场103，接收屏蔽单元204用于屏蔽从探测方向的相反方向传播来的电磁场。
作为本实施例的其他实施方式，如图3所示，发送回线201和接收回线202设置于同一位置，相互平行且共轴，由同一个电磁场屏蔽装置102进行屏蔽。其中，共轴是指发送回线201和接收回线202所围成的形状的中心，位于与水平面垂直的同一条竖直线上。发送回线201与产生激励信号的发射机205连接，发射机205产生的激励信号经过发送回线201转化为一次瞬变电磁场。接收回线202与接收机206连接，接收机206将接收回线202感应到的二次感应磁场转换为对应的电信号。发射机205和接收机206都与提供电能的电源207连接。
在本实施例中，发送屏蔽单元203和接收屏蔽单元204采用的结构包括两种。如图4所示，所述发送屏蔽单元203包括由第一导线围成的第一线圈301和将所述第一线圈301接地的引出头303，所述第一线圈301所在的平面与所述发送回线201的平面平行，所述第一线圈301与所述发送回线201共轴设置。所述接收屏蔽单元204包括由第一导线围成的第二线圈302和将所述第二线圈302接地的引出头303，所述第二线圈302所在的平面与所述接收回线202的平面平行。所示第二线圈302与所述接收回线202共轴设置。其中，第一导线包括有绝缘包皮。第一线圈301和第二线圈302分别通过引出头303接地，当由某个方向传播来的电磁场被第一线圈301和第二线圈302接收后，第一线圈301和第二线圈302产生的感应电流由接地的引出头303导出，进而消耗了该方向电磁场，达到了屏蔽的效果。作为本实施例的优选实施方式，所述第一线圈301的匝数大于等于3，所述第二线圈302的匝数大于等于3。线圈的匝数与产生的感应电流的强度成正比，匝数越大，产生的屏蔽效果也就越好。
在使用时，要保证第一线圈301与发送回线201的平行以及第二线圈302与接收回线202的平行，以获得最佳的屏蔽效果。
如图5所示，所述发送屏蔽单元203包括由第二导线围成的第一网片304和将所述第一网片304接地的引出头303，所述第一网片304所在的平面与所述发送回线201的平面平行，所述第一网片304与所述发送回线201共轴设置。所述接收屏蔽单元204包括由第二导线围成的第二网片305和将所述第二网片305接地的引出头303，所述第二网片305所在的平面与所述接收回线202的平面平行，所述第二网片305与所述接收回线202共轴设置。
通过由导线围成的网片，同样也可以实现对电磁场信号的屏蔽。具体地，围成第一网片304和第二网片305的第二导线，可以采用裸导线，也可以采用包括有绝缘包皮的导线。采用裸导线时，将第二导线网状排列，并在网格节点306处进行连接即可。采用有绝缘包皮的导线时，为了保证横向和竖向的导线在网格节点306处能够连接，需要在对应位置对绝缘包皮进行切割，露出包括在内部的金属，然后进行连接。第一网片304和第二网片305同样需要通过引出头303接地，以便将产生的感应电流导出。
为了保证送屏蔽单元和接收屏蔽单元204在接收到电磁场信号时产生的感应电流能够有效地导出，第一线圈301和第二线圈302产或者第一网片304和第二网片305通过引出头303接地时，第一导线和第二导线的接地电阻小于100欧姆/米。接地电阻的阻值越小，信号屏蔽的效果越好。
在使用时，发送屏蔽单元203和接收屏蔽单元204采用的结构可以相同也可以不同。即发送屏蔽单元203采用第一线圈301的结构时，接收屏蔽单元204可以选择第二线圈302的结构或者第二网片305的结构。
为了保证屏蔽效果的同时，不会对发送回线201和接收回线202产生影响，作为本实施例的优选实施方式，所述发送屏蔽单元203与所述发送回线201的距离大于或等于20厘米，所述接收屏蔽单元204与所述接收回线202的距离大于或等于20厘米。
进一步地，为了取得更好的屏蔽效果，所述发送屏蔽单元203与所述发送回线201的形状相同，所述发送屏蔽单元203的边长大于所述发送回线201的边长，所述接收屏蔽单元204与所述接收回线202的形状相同，所述接收屏蔽单元204的边长大于所述接收回线202的边长。
发送回线201和接收回线202在使用时，根据实际的情况，可能会设置成不同的形状，如三角形、矩形等，为了保证对其在非探测方向上的屏蔽效果，在设置发送屏蔽单元203和接收屏蔽单元204时，将其设置为与发送回线201或接收回线202相同的形状，同时，又将发送屏蔽单元203和接收屏蔽单元204的边长设置为大于发送回线201或接收回线202的边长，保证对其的全面覆盖。作为优选的实施方式，发送屏蔽单元203和接收屏蔽单元204的边长大于发送回线201或接收回线202的边长50厘米或以上。
如图6所示，是本发明提供的勘探装置的使用方法流程图，所述方法包括：
步骤S101，按照瞬变电磁法进行勘探的设计书确定发送回线201和接收回线202形状和尺寸，制作好发送回线201和接收回线202。
步骤S102，根据发送回线201和接收回线202形状和尺寸制作对应的发送屏蔽单元203和接收屏蔽单元204。
步骤S103，按照设计书的内容设置发送回线201和接收回线202，将所述发送屏蔽单元203设置于所述发送回线201远离探测方向的一侧，将接收屏蔽单元204设置于所述接收回线202远离探测方向的一侧。
步骤S104，将发送屏蔽单元203和接收屏蔽单元204分别接地。
步骤S105，启动勘探装置开始测量。
步骤S106，采集完一个测点数据后，收起勘探装置的各个部件，并移动到下一个测点。
重复步骤S103-步骤S106，直到所有的测点的数据都采集完毕。
本发明提供的勘探装置，通过在收发天线101处设置电磁场屏蔽装置102，使得从探测方向的反向传播来的电磁场被屏蔽，避免其对接收到的二次感应磁场104产生干扰同时收发天线101向探测方向的反向发出一次瞬变电磁场103，激发其他对探测结果造成影响的二次感应磁场104，提高了探测的准确率。使瞬变电磁法勘探实现半空间测量，采集的数据信息为半空间的，消除或减少虚假异常、掩盖真实异常的现象，提高数据资料推断解释质量，降低或消除投资、施工风险，和生命、财产损失。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (10)
1.一种勘探装置，包括用于发射一次瞬变电磁场和接收所述一次瞬变电磁场激发的二次感应磁场的收发天线，其特征在于，所述勘探装置还包括电磁场屏蔽装置，所述电磁场屏蔽装置设置于所述收发天线远离探测方向的一侧，所述电磁场屏蔽装置用于屏蔽所述收发天线向探测方向的相反方向发射的一次瞬变电磁场以及从探测方向的相反方向传播来的电磁场。
2.根据权利要求1所述的勘探装置，其特征在于，所述收发天线包括发送回线和接收回线，所述电磁场屏蔽装置包括发送屏蔽单元和接收屏蔽单元，所述发送屏蔽单元设置于所述发送回线远离探测方向的一侧，所述接收屏蔽单元设置于所述接收回线远离探测方向的一侧，其中，所述发送屏蔽单元用于屏蔽所述发送回线向探测方向的相反方向发射的一次瞬变电磁场，所述接收屏蔽单元用于屏蔽从探测方向的相反方向传播来的电磁场。
3.根据权利要求2所述的勘探装置，其特征在于，所述发送屏蔽单元包括由第一导线围成的第一线圈和将所述第一线圈接地的引出头，所述第一线圈所在的平面与所述发送回线的平面平行，所述接收屏蔽单元包括由第一导线围成的第二线圈和将所述第二线圈接地的引出头，所述第二线圈所在的平面与所述接收回线的平面平行。
4.根据权利要求3所述的勘探装置，其特征在于，所述第一线圈的匝数大于等于3，所述第二线圈的匝数大于等于3。
5.根据权利要求3所述的勘探装置，其特征在于，所述第一导线包括有绝缘包皮。
6.根据权利要求2所述的勘探装置，其特征在于，所述发送屏蔽单元包括由第二导线围成的第一网片和将所述第一网片接地的引出头，所述第一网片所在的平面与所述发送回线的平面平行，所述接收屏蔽单元包括由第二导线围成的第二网片和将所述第二网片接地的引出头，所述第二网片所在的平面与所述接收回线的平面平行。
7.根据权利要求6所述的勘探装置，其特征在于，所述第二导线为裸导线。
8.根据权利要求6所述的勘探装置，其特征在于，所述第二导线包括有绝缘包皮，第二导线在所述第一网片的网格节点处裸露，第二导线在所述第二网片的网格节点处裸露。
9.根据权利要求3-8任意一项所述的勘探装置，其特征在于，所述发送屏蔽单元与所述发送回线的距离大于或等于20厘米，所述接收屏蔽单元与所述接收回线的距离大于或等于20厘米。
10.根据权利要求3-8任意一项所述的勘探装置，其特征在于，所述发送屏蔽单元与所述发送回线的形状相同，所述发送屏蔽单元的边长大于所述发送回线的边长50cm或以上，所述接收屏蔽单元与所述接收回线的形状相同，所述接收屏蔽单元的边长大于所述接收回线的边长50cm或以上。
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