CN110596766A - 一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，步骤包括：划定探测区域，划分探测单元；设计发射线圈和接收线圈，分别与瞬变电磁仪连接，用于发射一次脉冲电磁场和接收二次感应涡流电磁场；测量背景场，得到背景场数据；在探测区域实施探测，得到实测数据；对比分析所得数据，观察是否存在异常值；如果存在，则在所述探测单元内重新设计发射线圈和接收线圈，利用得到的小线框开展精细探测，将所述探测结果绘制成图像，得到所述化学武器的位置；然后实施挖掘。本发明能有效探测埋藏在地下且具有金属外壳的化学武器，且灵敏度较高；本发明所述的探测方法是非接触式的，可以保护施工、探测人员的人身安全；而且采集数据快，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及瞬变电磁探测领域，具体地涉及一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法。
背景技术
已经挖掘出来的化学武器表明，化学武器外壳为良导金属材料，这为电磁法探测提供了 物理基础。因此，陆续开展了不同电磁法的探测化武的技术，例如，磁法探测方法，但磁探 方法抗干扰能力差、工作效率低；还有地面雷达方法，但地面雷达方法对探测环境要求苛刻， 特别是在土壤介质系数与炮弹差异不明显,介质潮湿或有水时探测距离非常有限；此外还有红 外遥感技术探，但这种技术测深度潜，仅能探测到1米左右的深度，不能达到探测的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：
为了有效地探测，本发明提出一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提出一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，具体步骤包括：
步骤一：划定探测区域：首先根据战争历史资料和地质资料，确定目标探测区域，并根 据地质和地形特征划分为不同的探测单元；
步骤二：设计线圈：设计发射线圈和接收线圈，所述发射线圈和接收线圈分别与瞬变电 磁仪连接，所述发射线圈用于发射一次脉冲电磁场，所述接收线圈用于接收二次感应涡流电 磁场；
步骤三：背景场测量：在所述目标探测区域的附近，确定一块地形特征相似的区域，打 开瞬变电磁仪，发射一次脉冲电磁场；利用接收线圈接收二次感应涡流电磁场，得到背景场 数据，将所述背景场数据备份、保存；
步骤四：实施探测：将发射线圈和接收线圈布置在当前探测单元，打开瞬变电磁仪，向 所述探测单元的地面发射一次脉冲电磁场；利用接收线圈接收二次感应涡流电磁场，得到实 测数据，将所述实测数据备份、保存；
步骤五：对比分析：将所述实测数据与背景场数据进行对比分析，观察分析结果是否存 在异常值；
步骤六：如果不存在异常值，则结束当前探测单元的探测，进入下一探测单元进行步骤 四；如果存在异常值，则进入步骤七；
步骤七：在所述探测单元内，重新设计发射线圈和接收线圈，利用得到的小线框开展精 细探测，将所述探测结果绘制成用于显示化学武器位置的图像，得到所述化学武器的位置；
步骤八：开展清除化学武器工作，实施挖掘；返回步骤一。
如前所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，进一步地，步骤二所述发射线 圈与接收线圈为重叠回线结构。
如前所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，进一步地，步骤二所述发射线 圈匝数范围为4匝至20匝，所述接收线圈的匝数范围为20匝至40匝，所述发射线圈内电流 的范围为10A至50A。
如前所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，进一步地，步骤二所述发射线 圈和接收线圈均为矩形，所述发射线圈尺寸为20米×20米，所述接收线圈尺寸为2米×2米。
如前所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，进一步地，步骤五所述的分析 结果包括二次感应涡流电磁场的幅值特征。
如前所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，进一步地，步骤四所述瞬变电 磁仪利用发射线圈发射一次脉冲电磁场；在接收线圈接收到二次感应涡流电磁场后，瞬变电 磁仪自动切断发射线圈供电。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明所述方法探测的目标化学武器外壳为金属材料，它的电导率与周围由水、矿物 质和腐殖质等组成的土壤的电导率差别很大，因此，采用瞬变电磁法可有效地实现探测。
2、日本遗弃在华化学武器绝大多数含有苦味酸和TNT等炸药,所装填的毒剂有效成分高, 一旦引爆发生危险,后果不堪设想。本发明所述的探测方法是非接触式的，甚至对探测设备和 目标化学武器的距离要求不高，可以实现在一定距离外得到探测结果，这可以保护施工、探 测人员的人身安全。
3、本发明采用瞬变电磁方法进行探测，对于每次测量，叠加次数为32次的情况下，30秒 时间可以把数据采集完。由2名探测人员和2名协助人员实施，在一个工作日之内可以完成 10000平方米左右的测量。采集数据快，工作效率高。
综上所述，本发明所述方法与其他方法相比，具有高效、安全特点，具有广泛的应用前 景和显著的社会、经济效益。
附图说明
图1是大线圈背景测量示意图；
图2是大线圈测量示意图；
图3是目标区域与背景场对比得到的异常值图；
图4是小线圈测量示意图；
图5是精确测量得到的感应电压强度分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术 语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理 解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一 致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
首先简述本发明所述方法的工作原理。本发明针对具有金属外壳的战时遗弃的化学武器 掩埋于地下，存在安全隐患。由于战时遗弃的化学武器大多具有金属外壳，针对金属外壳提 出一种探测方法。本方法基于电磁方法探测理论，利用瞬变电磁仪和重叠回线装置，首先向 探测目标区域发射一次脉冲电磁场。在该一次场的作用下，如果目标探测区域范围内的地下 存在金属外壳的化学武器，则所述化学武器的金属外壳将感应出涡流。一个较短的时间后， 发射线圈的一次脉冲关闭。在一次脉冲电磁场间歇期间，利用接收线圈接收二次感应涡流电 磁场。通过分析接收线圈感应出的二次感应涡流电磁场的幅值特征，可以判断化学武器埋藏 位置。
实施例一
步骤一：划定探测区域：首先根据战争历史资料和地质资料，确定目标探测区域，并根 据地质和地形特征划分为不同的探测单元。
步骤二：设计线圈：设计发射线圈和接收线圈，所述发射线圈和接收线圈分别与瞬变电 磁仪连接，所述发射线圈用于发射一次脉冲电磁场，所述接收线圈用于接收二次感应涡流电 磁场；本实施例中，发射线圈与接收线圈为重叠回线结构。发射线圈匝数范围为4匝至20匝， 所述接收线圈的匝数范围为20匝至40匝，所述发射线圈内电流的范围为10A至50A。发射 线圈和接收线圈均为矩形，所述发射线圈尺寸为20米×20米，所述接收线圈尺寸为20米× 20米。
步骤三：背景场测量：如图1所示，在所述目标探测区域的附近，确定一块地形特征相 似的区域，打开瞬变电磁仪，发射一次脉冲电磁场；利用接收线圈接收二次感应涡流电磁场， 得到背景场数据，将所述背景场数据备份、保存。
步骤四：实施探测：将发射线圈和接收线圈布置在当前探测单元，打开瞬变电磁仪，向 所述探测单元的地面发射一次脉冲电磁场；利用接收线圈接收二次感应涡流电磁场，得到实 测数据，将所述实测数据备份、保存。这时接收线圈收到的电磁场就是二次感应涡流电磁场， 携带有地下金属物体的位置信息。此时进行的是大线圈的测量，如图2所示，目的在于实现 高效探测。
步骤五：对比分析：将所述实测数据与背景场数据进行对比分析，观察分析结果是否存 在异常值。分析结果包括二次感应涡流电磁场的幅值特征。本实施例中，幅值特征指感应电 压。图3是目标区域与背景场对比得到的图像。
步骤六：如果不存在异常值，则结束当前探测单元的探测，进入下一探测单元进行步骤 四；如果存在异常值，则进入步骤七。
步骤七：如图4所示，在所述探测单元内，重新设计发射线圈和接收线圈，利用得到的 小线框开展精细探测，此时发射线圈尺寸为20米×20米，所述接收线圈尺寸为2米×2米。 将所述探测结果绘制成用于显示化学武器位置的图像，如图5所示。从图中得到所述化学武 器的位置。
步骤八：开展清除化学武器工作，实施挖掘；返回步骤一。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发 明的保护范围。
Claims (7)
1.一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，其特征在于，具体步骤包括：
步骤一：划定探测区域：首先根据战争历史资料和地质资料，确定目标探测区域，并根据地质和地形特征划分为不同的探测单元；
步骤二：设计线圈：设计发射线圈和接收线圈，所述发射线圈和接收线圈分别与瞬变电磁仪连接，所述发射线圈用于发射一次脉冲电磁场，所述接收线圈用于接收二次感应涡流电磁场；
步骤三：背景场测量：在所述目标探测区域的附近，确定一块地形特征相似的区域，打开瞬变电磁仪，发射一次脉冲电磁场；利用接收线圈接收二次感应涡流电磁场，得到背景场数据，将所述背景场数据备份、保存；
步骤四：实施探测：将发射线圈和接收线圈布置在当前探测单元，打开瞬变电磁仪，向所述探测单元的地面发射一次脉冲电磁场；利用接收线圈接收二次感应涡流电磁场，得到实测数据，将所述实测数据备份、保存；
步骤五：对比分析：将所述实测数据与背景场数据进行对比分析，观察分析结果是否存在异常值；
步骤六：如果不存在异常值，则结束当前探测单元的探测，进入下一探测单元进行步骤四；如果存在异常值，则进入步骤七；
步骤七：在所述探测单元内，重新设计发射线圈和接收线圈，利用得到的小线框开展精细探测，将所述探测结果绘制成用于显示化学武器位置的图像，得到所述化学武器的位置；
步骤八：开展清除化学武器工作，实施挖掘；返回步骤一。
2.如权利要求1所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，其特征在于，步骤二所述发射线圈与接收线圈为重叠回线结构。
3.如权利要求1所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，其特征在于，步骤二所述发射线圈匝数范围为4匝至20匝，所述接收线圈的匝数范围为20匝至40匝，所述发射线圈内电流的范围为10A至50A。
4.如权利要求1所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，其特征在于，步骤二所述发射线圈和接收线圈均为矩形，所述发射线圈和接收线圈的尺寸均为20米×20米。
5.如权利要求1所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，其特征在于，步骤五所述的分析结果包括二次感应涡流电磁场的幅值特征。
6.如权利要求1所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，其特征在于，步骤七精细探测时，发射线圈的尺寸为20米×20米，接收线圈的尺寸为2米×2米。
7.如权利要求1所述的一种瞬变电磁探测地下遗弃化学武器的方法，其特征在于，步骤四所述瞬变电磁仪利用发射线圈发射一次脉冲电磁场；一次脉冲发射后瞬变电磁仪自动控制切断向发射线圈供电，在发射线圈的断电间歇，接收线圈接收遗弃化学武器良导体的二次感应涡流电磁场。
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