CN111208572A - 一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法及装置 - Google Patents

一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置与方法，实现了井下瞬变电磁探测时，在探测过程中实时计算探测前方地层视电阻率，并根据视电阻率、探测角度和位置信息对探测前方地层视电阻率分布动态可视化成像，提高了探测的准确率和效率。本发明利用主机的高性能信号处理能力，在井下瞬变电磁探测时，在探测过程中实时计算探测前方地层视电阻率，并根据视电阻率、探测角度和位置信息对探测前方地层视电阻率分布动态可视化成像，提高了探测的准确率和效率，具有重大实际应用意义。

Description

一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法及装置
技术领域
本发明涉及矿井地球物理勘探领域，更具体地说，它涉及一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法及装置。
背景技术
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，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场的一种方法。瞬变电磁法按照应用范围包含地面与矿井瞬变电磁法，矿井瞬变电磁法广泛应用于煤矿井下掘进迎头超前、巷道顶底板、工作面顶底板、侧帮水害探测领域，是一种时间域方法。
矿井瞬变电磁探测技术主要用于地下工程中致灾水体探测。现有地下工程瞬变电磁探测技术主要是在地下探测，地面成像，存在准确率低、实时性差等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法及装置，实现了井下瞬变电磁探测时，在探测过程中实时计算探测前方地层视电阻率，并根据视电阻率、探测角度和位置信息对探测前方地层视电阻率分布动态可视化成像，提高了探测的准确率和效率。
为了解决上述问题，本发明技术方案是，一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法，包括以下步骤：
S1：系统初始化；
S2：布置本次探测的多组测线和多组测点，电磁仪对测线进行自动编号1、2、3...、n；对测点进行自动编号1、2、3...、n；
S3：当天线旋转或移动到约定的测线和测点时，电磁仪向发射天线发射电流；
S4：在S3中电流关断后，接收天线接收前方地层感应的二次场数据，并反馈至电磁仪中进行采集；
S5：根据S4中的采集的数据，计算相应测点的视电阻率；
S6：结合已经计算的其它测线和测点的视电阻率、感应电压、测点数据，在电磁仪上绘制多条测线的视电阻率剖面图和感应电压剖面图；
S7：继续对其他的测线和测点组合进行S3至S6步骤，直至所有测线和测点完成探测，视电阻率剖面图、感应电压剖面图全部完成。
在上述方案中，以3组测线和3组测点为例，需要测量第一个测点中3条测线对应的3个角度的瞬变电磁数据，然后第二个测点再继续上述操作，共测量9次。具体测量方法可依照图3中提供的计算流程图。
作为一种优选方案，S6过程中，结合已经计算的其它测线和测点的视电阻率、感应电压、测点数据，在电磁仪上绘制多条测线视电阻率剖面图、感应电压剖面图和衰减曲线图。
作为一种优选方案，S6中绘制数据图的方法包括：通过时间、测量的感应电压、测线的位置信息和测点的位置信息，将上述数据根据视电阻率计算公式转换为视电阻率后映射到相应的剖面图上。
一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置，基于上述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法，包括收发天线和与收发天线连接的瞬变电磁仪主机，瞬变电磁仪主机包括电源、控制电路、显示屏和控制按钮。
在上述方案中，收发天线用于信号的发送和接收，电源用于装置供电，控制电路用于瞬变电磁收发控制，显示屏用于人机交互、感应电压衰减曲线显示、多剖面探测结果图显示，控制按钮用于操作仪器。
作为一种优选方案，瞬变电磁仪主机还包括充电插座、天线插座和USB插座，天线插座与收发天线活动连接。
在上述方案中，充电插座用于仪器充电，天线插座用于收发天线连接，USB插座用于数据拷贝。
作为一种优选方案，在矿用瞬变电磁仪器上视电阻率剖面成像。
作为一种优选方案，瞬变电磁仪上计算并通过显示屏显示当前测量任务的视电阻率剖面、感应电压剖面及感应电压衰减曲线。
作为一种优选方案，瞬变电磁仪上显示至少一条测线视电阻率剖面图。
作为一种优选方案，显示屏(5)包括仪器参数设置单元，感应电压衰减曲线显示单元，多条测线视电阻率显示单元：测线1视电阻率剖面显示单元、测线2视电阻率剖面显示单元、测线3视电阻率剖面显示单元、测线4视电阻率剖面显示单元，至最大号测线视电阻率剖面显示单元，测线1感应电压剖面、测线2感应电压剖面、测线3感应电压剖面和测线4感应电压剖面至最大号测线感应电压剖面显示单元。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明利用瞬变电磁仪的高性能信号处理能力，在井下瞬变电磁探测时，在探测过程中实时计算探测前方地层视电阻率，并根据视电阻率、探测角度和位置信息对探测前方地层视电阻率分布动态可视化成像，提高了探测的准确率和效率，具有重大实际应用意义。
本方案创新性采用现场探测、现场多测线视电阻率、感应电压等多剖面成像技术，在探测过程中实时计算探测前方地层视电阻率，并根据视电阻率、探测角度和位置信息对探测前方地层视电阻率分布动态可视化成像，提高了探测的准确率和效率。
附图说明
图1为本发明所述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置结构示意图。
图2为基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置的装置组成图。
图3是本发明多剖面动态成像的方法流程框图。
附图标记：1、瞬变电磁仪主机；2、收发天线；3、控制按钮；4、控制电路；5、显示屏；6、充电插座；7、USB插座；8、天线插座；9、电源；10、仪器参数设置界面；11、感应电压衰减曲线显示单元；12、测线1视电阻率剖面显示单元；14、测线2视电阻率剖面显示单元；15、测线3视电阻率剖面显示单元；16、测线4视电阻率剖面显示单元；17、测线1感应电压剖面；18、测线2感应电压剖面；19、测线3感应电压剖面；20、测线4感应电压剖面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1，结合图3所示：
一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法，包括以下步骤：
S1：系统初始化；
S2：布置本次探测的多组测线和多组测点，电磁仪对测线进行自动编号1、2、3...、n；对测点进行自动编号1、2、3...、n；
S3：当天线旋转或移动到约定的测线和测点时，电磁仪向发射天线发射电流；
S4：在S3中电流关断后，接收天线接收前方地层感应的二次场数据，并反馈至电磁仪中进行采集；
S5：根据S4中的采集的数据，计算相应测点的视电阻率；
S6：结合已经计算的其它测线和测点的视电阻率、感应电压、测点数据，在电磁仪上绘制多条测线的视电阻率剖面图和感应电压剖面图；
S7：继续对其他的测线和测点组合进行S3至S6步骤，直至所有测线和测点完成探测，视电阻率剖面图、感应电压剖面图全部完成。
在上述实施例中，以3组测线和3组测点为例，需要测量第一个测点中3条测线对应的3个角度的瞬变电磁数据，然后第二个测点再继续上述操作，共测量9次。具体测量方法可依照图3中提供的计算流程图。
作为一种优选实施例，S6过程中，结合已经计算的其它测线和测点的视电阻率、感应电压、测点数据，在电磁仪上绘制多条测线视电阻率剖面图、感应电压剖面图和衰减曲线图。
作为一种优选实施例，S6中绘制数据图的方法包括：通过时间、测量的感应电压、测线的位置信息和测点的位置信息，将上述数据根据视电阻率计算公式转换为视电阻率后映射到相应的剖面图上。
实施例2，结合图1和图2所示：
一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置，基于上述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法，包括收发天线2和与收发天线2连接的瞬变电磁仪主机1，电磁仪主机1包括电源9、控制电路4、显示屏5和控制按钮3。
在上述实施例中，收发天线2用于信号的发送和接收，电源9用于装置供电，控制电路4用于瞬变电磁收发控制，显示屏5用于人机交互、感应电压衰减曲线显示、多剖面探测结果图显示，控制按钮3用于操作仪器。
作为一种优选实施例，电磁仪主机1还包括充电插座6、天线插座8和USB插座7，天线插座8与收发天线2活动连接。
在上述实施例中，充电插座6用于仪器充电，天线插座8用于收发天线2连接，USB插座7用于数据拷贝。
作为一种优选实施例，在矿用瞬变电磁仪器上视电阻率剖面成像。
作为一种优选实施例，瞬变电磁仪上计算并通过显示屏5显示当前测量任务的视电阻率剖面、感应电压剖面及感应电压衰减曲线。
作为一种优选实施例，瞬变电磁仪上显示至少一条测线视电阻率剖面图。
作为一种优选实施例，显示屏5包括仪器参数设置单元，感应电压衰减曲线显示单元11，多条测线视电阻率显示单元：测线1视电阻率剖面显示单元12、测线2视电阻率剖面显示单元14、测线3视电阻率剖面显示单元15、测线4视电阻率剖面显示单元16，至最大号测线视电阻率剖面显示单元，测线1感应电压剖面17、测线2感应电压剖面18、测线3感应电压剖面19和测线4感应电压剖面20至最大号测线感应电压剖面显示单元。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：系统初始化；
S2：布置本次探测的多组测线和多组测点，电磁仪对测线进行自动编号1、2、3...、n；对测点进行自动编号1、2、3...、n；
S3：当天线旋转或移动到约定的测线和测点时，电磁仪向发射天线发射电流；
S4：在S3中电流关断后，接收天线接收前方地层感应的二次场数据，并反馈至电磁仪中进行采集；
S5：根据S4中的采集的数据，计算相应测点的视电阻率；
S6：结合已经计算的其它测线和测点的视电阻率、感应电压、测点数据，在电磁仪上绘制多条测线的视电阻率剖面图和感应电压剖面图；
S7：继续对其他的测线和测点组合进行S3至S6步骤，直至所有测线和测点完成探测，视电阻率剖面图、感应电压剖面图全部完成。
2.根据权利要求1所述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法，其特征在于，所述S6过程中，结合已经计算的其它测线和测点的视电阻率、感应电压、测点数据，在电磁仪上绘制多条测线视电阻率剖面图、感应电压剖面图和衰减曲线图。
3.根据权利要求2所述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法，其特征在于，所述S6中绘制数据图的方法包括：通过时间、测量的感应电压、测线的位置信息和测点的位置信息，将上述数据根据视电阻率计算公式转换为视电阻率后映射到相应的剖面图上。
4.一种基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置，基于权利要求1至3所述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像方法，其特征在于，包括收发天线(2)和与收发天线(2)连接的瞬变电磁仪主机(1)，瞬变电磁仪主机(1)包括电源(9)、控制电路(4)、显示屏(5)和控制按钮(3)。
5.根据权利要求4所述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置，其特征在于，所述瞬变电磁仪主机(1)还包括充电插座(6)、天线插座(8)和USB插座(7)，天线插座(8)与收发天线(2)活动连接。
6.根据权利要求5所述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置，其特征在于，所述瞬变电磁仪上计算并通过显示屏(5)显示当前测量任务的视电阻率剖面、感应电压剖面及感应电压衰减曲线。
7.根据权利要求6所述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置，其特征在于，所述瞬变电磁仪上显示至少一条测线视电阻率剖面图。
8.根据权利要求7所述的基于矿用瞬变电磁仪的多剖面动态成像装置，其特征在于，所述显示屏(5)包括仪器参数设置单元，感应电压衰减曲线显示单元(11)，多条测线视电阻率显示单元：测线1视电阻率剖面显示单元(12)、测线2视电阻率剖面显示单元(14)、测线3视电阻率剖面显示单元(15)、测线4视电阻率剖面显示单元(16)，至最大号测线视电阻率剖面显示单元，测线1感应电压剖面(17)、测线2感应电压剖面(18)、测线3感应电压剖面(19)和测线4感应电压剖面(20)至最大号测线感应电压剖面显示单元。
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