CN112099094B - 一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地球物理勘探电磁法探测领域，特别是应用于城市地下地质探测的一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置及方法，包括：双发射线圈，采取中心回线方式设置，包括自补偿大尺寸发射线圈、以及自补偿小尺寸发射线圈呈同心放置，将一个方形接收线圈同心置于两个发射线圈中心，利用双线圈同频错峰发射模式，使得两发射线圈发射频率一致，发射时间错开，能够结合大尺寸发射线圈通过大发射电流时探测深度深，小尺寸发射线圈通过小发射电流时关断时间小盲区小的优势，实现地下地质探测的小盲区大深度探测。

Description

一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置及方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探电磁法探测领域，特别是应用于城市地下地质探测的一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置及方法。

背景技术

随着城市人口聚集，城镇土地资源利用率越发紧张，地下空间开发利用以及与地下空间相关的安全运营已成为我国大中型城市亟待解决的重要课题。要实现安全、高效的利用地下空间，就必须先探测地下空间的地质构造。瞬变电磁法作为一种重要的地球物理勘探方法，与浅层地震、探地雷达等方法相比，在城市地下空间探测中具有探测深度大、工作方式便捷等优点。但是，当前瞬变电磁装置多是采用单一发射线圈、人工移动式探测，存在探测盲区大、效率低等问题。尤其在城市环境中探测，瞬变电磁装置往往采用小尺寸发射线圈方式，大发射电流能够增加探测深度但会导致关断时间增加，探测盲区增大；小发射电流能够减小探测盲区，但探测深度受限。因此，研究具有高探测效率、大探测深度、小探测盲区的移动式瞬变电磁探测技术具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置及方法。

本发明是这样实现的，一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置，该装置包括：

双发射线圈，采取中心回线方式设置，包括自补偿大尺寸发射线圈、以及自补偿小尺寸发射线圈呈同心放置，将一个方形接收线圈同心置于两个发射线圈中心；

电磁控制系统，包括电源输入接口、主控模块、同步模块、双通道发射单元、以及接收单元，其中电源输入接口为整个电磁控制系统供电，主控模块控制双通道发射单元的发射时序与发射电流大小，并结合同步模块实现对接收单元信号的同步采集。

进一步地，所述自补偿大尺寸发射线圈采用铜质漆包线绕制成多匝方形，其边长尺寸小于城市道路尺寸范围在1.8～2.3m之间，固定于移动式装载平台上，与方形接收线圈进行同心绕制，并留出一定铜线余量，将剩余铜线在发射与方形接收线圈之间的位置同轴反向绕制方形单匝大发射补偿线圈，以补偿大发射线圈对接收的一次场耦合干扰。

进一步地，所述自补偿小尺寸发射线圈采用铜质漆包线绕制成单匝方形，其边长尺寸等于大尺寸发射线圈边长的一半，固定于移动式装载平台上，与方形接收线圈进行同心绕制，并留出一定铜线余量，将剩余铜线在自补偿小尺寸发射线圈与方形接收线圈之间的位置同轴反向绕制方形单匝小发射补偿线圈，以补偿小发射线圈对接收的一次场耦合干扰。

进一步地，所述的双通道发射单元包括：主控驱动模块、频率源与波形产生器、发射驱动、以及DC-DC变换器；

所述主控驱动模块由主控模块控制；

所述主控驱动模块通过频率源与波形产生器、发射驱动、DC-DC变换器控制自补偿大尺寸发射线圈、以及小尺寸发射线圈的发射时序与发射电流大小，控制自补偿大尺寸发射线圈发射大电流，自补偿小尺寸发射线圈发射小电流，并且两路发射采用同频错峰发射，以保证同一时刻只存在一个发射源，自补偿大、小发射线圈交替进行工作；

所述主控驱动模块通过DC-DC变换器及发射驱动控制双发射线圈发射聚焦电磁场的发射电压或电流大小来控制发射聚焦电磁场的强度；

所述主控驱动模块通过调整DC-DC变换器的占空比改变双发射线圈的发射电压或电流的大小；

所述主控驱动模块调整频率参数控制频率源与波形发生器产生给定频率的波形，进而控制双发射线圈的发射电磁场的频率。

进一步地，所述接收单元由一个具有A/D转换通道的采集卡和独立的放大电路构成，接收单元控制方形接收线圈采用具有A/D转换通道的采集卡同步接收探测得到的数据，并通过放大电路放大。

进一步地，所述装置还包括：拖曳车，GPS定位模块，电源与动力装置、铰接杆，可伸缩线束管以及非金属移动平台；其中，

所述拖曳车，由人工驾驶，并由电源与动力装置提供动力通过铰接杆拖拽非金属移动平台在测线上移动，承载GPS定位模块，电源与动力装置以及电磁控制系统；

所述GPS定位模块在拖曳车上，为电磁控制系统提供实时位置；

所述电源与动力装置在拖曳车上，控制拖曳车拖拽非金属移动平台在测线上移动，并为电磁控制系统与动力装置提供所需电源；

所述铰接杆连接拖曳车与非金属移动平台，用于控制非金属移动平台行进方向；

所述可伸缩线束管固定在拖曳车与非金属移动平台之间，可伸缩线束管内线束用于连接电磁控制系统、自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈与方形接收线圈；

所述非金属移动平台接在铰接杆后，其上放置自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈与方形接收线圈，其材料选取为非金属以避免对瞬变电磁探测的干扰；

所述双发射线圈位于非金属移动平台上，并与电磁控制系统连接，采取中心回线方式探测，包含一个自补偿大尺寸发射线圈，一个自补偿小尺寸发射线圈，一个方形接收线圈，发射线圈的间距可微调。

进一步地，所述的双发射线圈，均绕制为方形回线，其自补偿大尺寸发射线圈以及自补偿小尺寸发射线圈中的补偿线圈尺寸参数计算方法包括如下步骤：

S1.利用诺依曼公式计算发射线圈对方形接收线圈的互感系数M_ac

其中N_a为发射线圈匝数，N_c为方形接收线圈匝数，a为发射线圈边长，c为方形接收线圈边长，为f(x₁,x₂)与f(y₁,y₂)为线元积分系数，满足下式：

S2.同理可计算补偿线圈对方形接收线圈的互感系数M_bc为

其中b为反向补偿线圈边长；

S3.通过积分公式求得M_ac＝M_bc时，自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈对应的补偿线圈的尺寸大小，当互感系数相等时，由于发射线圈与补偿线圈是串联结构，电流大小相同，方向相反，此时，方形接收线圈所在面的磁通量为零。

一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测方法，包括：

采取中心回线方式设置，将自补偿大发射线圈以及小尺寸发射线圈呈同心放置，将一个方形接收线圈同心置于两个发射线圈中心；

通过采用同频错峰发射模式，使得两发射线圈发射频率一致，发射时间错开，错开时间需要留有余量供二次场响应信号衰减，自补偿大、小发射线圈交替进行工作，方形接收线圈同步采集信号，最后通过分离接收数据中自补偿大尺寸发射线圈、以及自补偿小尺寸发射线圈对应的响应信号，进行联合数据解释。

进一步地，所述探测方法具体操作步骤包括：

a.设计组装好自补偿双发射结构拖曳式瞬变电磁系统后，根据应用领域或探测对象的具体需求，打开电磁控制系统，连通GPS定位模块，进行步骤b；

b.设定发射单元针对自补偿大尺寸发射线圈、小尺寸发射线圈的发射功率、发射频率，使得多匝大尺寸发射线圈发射大电流，单匝小尺寸发射线圈发射小电流，两发射线圈发射频率一致，发射时间错开，错开时间需要留有余量供二次场响应信号衰减，设定拖曳车的运动速度，选择探测模式，进行步骤c；

c.采用拖曳连续探测模式时，进行步骤d，采用定点探测模式时，进行步骤e；

d.非金属移动平台在拖曳车的牵引下，沿测线以给定的速度匀速运动，同时采集数据，进行步骤g；

e.在测线上选取测点，进行步骤f；

f.非金属移动平台在拖曳车的牵引下，依次到达测点并静止，同时采集数据，进行步骤g；

g.当完成对全部测点或测线的探测时，进行步骤h，否者回到步骤f；

h.存储数据，结束探测，将数据导入计算机平台进行进一步数据处理分析，按照发射频率以及发射波形关系，分别提取接收数据中大尺寸发射线圈、小尺寸发射线圈对应的响应信号；

i.针对提取到的自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈的响应信号进行数据叠加处理，通过正反演或视电阻率成像进行联合数据解释，获取深浅兼顾的地层资料。

有益效果：本发明提出了应用于城市地下空间的一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置及方法。在探测区域，利用双线圈同频错峰发射模式，使得两发射线圈发射频率一致，发射时间错开，能够结合大尺寸发射线圈通过大发射电流时探测深度深，小尺寸发射线圈通过小发射电流时关断时间小盲区小的优势，实现地下地质探测的小盲区大深度探测。与现有的电磁探测方法对比，本发明采用的双发射线圈发射技术，可以在增加探测深度的同时减小盲区；同时拖曳式连续探测以及定点探测双模式的设计，增加了不同环境下的适用性；根据应用领域或探测对象的具体需求，确定探测模式和探测参数的设定，并将探测模式和探测参数导入到电磁控制系统中，即能够在复杂城市环境中进行快速探测，具有操作简单、探测效率高的优点；

综上所述，本发明是一种操作简单、探测效率高，并能对地下地质情况进行小盲区大深度测量的电磁探测装置与方法。本发明可以满足对地下地质构造进行深浅兼顾的数据解释，为城市地下空间合理开发提供技术支持。

附图说明

图1为自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置总体结构图；

图2为电磁控制系统结构图；

图3为双发射线圈发射电流时序图；

图4为自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置及方法。

参见图1、图2所示，一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置，该装置包括：方形接收线圈1，自补偿小尺寸发射线圈2，自补偿大尺寸发射线圈3，非金属移动平台4，铰接杆5，可伸缩线束管6，拖曳车7，GPS定位模块8，电源与动力装置9，电磁控制系统10，电源输入接口11，微型工控机12，主控模块13，同步模块14，主控驱动模块15，频率源与波形产生器16，DC-DC变换器17，发射驱动18，双通道发射单元19，同步模块20，接收单元21，双发射线圈22，单匝大发射补偿线圈23，单匝小发射补偿线圈24。

进一步地，所述的自补偿大尺寸发射线圈3在电磁控制系统10中连接双通道发射单元19，自补偿大尺寸发射线圈3采用铜质漆包线绕制成多匝方形，其边长尺寸小于城市道路尺寸(小于2.3m，大于1.8m)，固定于拖曳车7上，与方形接收线圈1进行同心绕制，方形接收线圈1置于自补偿大尺寸发射线圈3内部，并留出一定铜线余量，将剩余铜线在自补偿大尺寸发射线圈3与方形接收线圈1之间的位置同轴反向绕制方形单匝大发射补偿线圈23，以补偿大尺寸发射线圈3对接收的一次场耦合干扰，从而实现自补偿的作用。由双通道发射单元19控制自补偿大尺寸发射线圈3发射特定频率及强度的电磁场；

所述的自补偿小尺寸发射线圈2在电磁控制系统10中连接双通道发射单元19，采用铜质漆包线绕制成单匝方形，其边长尺寸选为大尺寸发射线圈3的一半，自补偿小尺寸发射线圈2在大尺寸发射线圈3的补偿线圈内，固定于拖曳车7上，与方形接收线圈1进行同心绕制，并留出一定铜线余量，将剩余铜线在自补偿小尺寸发射线圈2与方形接收线圈1之间的位置同轴反向绕制单匝小发射补偿线圈24，以补偿小尺寸发射线圈2对接收的一次场耦合干扰，从而实现自补偿的作用。由双通道发射单元19控制自补偿小尺寸发射线圈2发射特定频率及强度的电磁场；

所述的自补偿双发射结构，均绕制为方形回线，其大尺寸、小尺寸发射线圈中的补偿线圈尺寸参数计算方法包括如下几个步骤：

S1.利用诺依曼公式计算发射线圈对方形接收线圈的互感系数M_ac

其中N_a为发射线圈匝数，N_c为方形接收线圈匝数，a为发射线圈边长，c为方形接收线圈边长，为f(x₁,x₂)与f(y₁,y₂)为线元积分系数，满足下式：

S2.同理可计算补偿线圈对方形接收线圈的互感系数M_bc为

其中b为反向补偿线圈边长；N_c为方形接收线圈匝数。

S3.通过积分公式即可求得M_ac＝M_bc时，自补偿大尺寸发射线圈与自补偿小尺寸发射线圈对应的补偿线圈的尺寸大小，当互感系数相等时，由于发射线圈与补偿线圈是串联结构，电流大小相同，方向相反，此时，方形接收线圈所在面的磁通量为零。

所述的拖曳车7，由人工驾驶，并配有电源与动力装置9提供动力通过铰接杆5拖拽非金属移动平台4在测线上移动，上面承载有GPS定位模块8，电源与动力装置9，以及电磁控制系统10；

所述的GPS定位模块8在拖曳车7上方，为电磁控制系统10提供实时位置；

所述的电源与动力装置9在拖曳车7上方，控制拖曳车7拖拽非金属移动平台4在测线上移动，并为电磁控制系统10、电源与动力装置9提供所需电源；

所述的电磁控制系统10在拖曳车上，是由电源输入接口11、主控模块13、同步模块14、双通道发射单元19、同步模块20、接收单元21构成。电源输入接口11为整个电磁控制系统10供电，主控模块13控制双通道发射单元19的发射时序与发射电流大小，并结合同步模块20实现对接收单元21信号的同步采集；

所述的铰接杆5连接拖曳车7与非金属移动平台4，用于控制非金属移动平台4行进方向；

所述的可伸缩线束管6固定在拖曳车7与非金属移动平台4之间，可伸缩线束管6内线束用于连接电磁控制系统10与自补偿小尺寸发射线圈2、自补偿大尺寸发射线圈3与方形接收线圈1；

所述的非金属移动平台4接在铰接杆5后，其上放置自补偿小尺寸发射线圈2和自补偿大尺寸发射线圈3与方形接收线圈1，其材料选取为非金属以避免对瞬变电磁探测的干扰；

所述的双发射线圈22位于非金属移动平台4上，并与电磁控制系统10连接，采取中心回线方式探测，包含一个自补偿大尺寸发射线圈3，一个自补偿小尺寸发射线圈2，一个方形接收线圈1，自补偿大尺寸发射线圈3与自补偿小尺寸发射线圈2同轴放置，相对距离可微调；

所述的电源输入接口11为电磁控制系统10与电源与动力装置9连接桥梁，电源与动力装置9通过电源输入接口11为电磁控制系统10提供电源。

所述的主控模块13用来在电磁控制系统10中控制双通道发射线圈单元19的发射时序和发射电流大小，并结合同步模块20实现对接收单元21信号的同步采集；

所述的双通道发射单元19在电磁控制系统10中，由主控模块13控制，主控驱动模块通过DC-DC变换器17及发射驱动15控制自补偿大、小尺寸发射线圈的发射时序与发射电流大小，从而控制自补偿大尺寸发射线圈3发射较大电流，自补偿小尺寸发射线圈2发射小电流，并且两路发射采用错峰同频发射，以保证同一时刻只存在一个发射；

所述的同步模块20在电磁控制系统10中，连接主控模块13与接收单元21，主控模块13通过同步模块20在双通道发射单元19工作时，控制接收单元21同步接收采集到的数据；

所述的接收单元21在电磁控制系统10中，连接同步模块20，接收单元是由一个具有A/D转换通道的采集卡和放大电路构成，接收单元21控制方形接收线圈1同步接收探测得到的数据，并将数据上传至微型工控机12；

所述的主控驱动模块15在双通道发射单元19中，受主控模块13控制，并控制频率源与波形产生器16与DC-DC变换器17，在主控模块13提供发射参数后，通过频率源与波形产生器16产生给定频率的波形，通过DC-DC变换器17提供给定的电压或电流；

所述的DC-DC变换器17在双通道发射单元19中，连接主控驱动模块15与发射驱动18，主控驱动模块15通过调整占空比改变双发射线圈22的发射电压或电流的大小；

所述的频率源与波形发生器16在双通道发射单元19中，连接主控驱动模块15与发射驱动18，主控驱动模块15调整频率参数控制频率源与波形发生器16产生给定频率的波形，进而控制双发射线圈22的发射电磁场的频率；

所述的发射驱动18在双通道发射单元19中，频率源与波形发生器16与DC-DC变换器17通过发射驱动18连接，由频率源与波形发生器产生16给定频率的波形与DC-DC变换器17提供的电压或电流，发射驱动18通过控制双通道发射单元19控制双发射线圈22发射给定频率与强度的电磁场；

自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测方法，主要包括：

采取中心回线方式设置，将自补偿大、小尺寸发射线圈呈同心放置，将一个方形接收线圈同心置于两个发射线圈中心；

参见图3，通过采用同频错峰发射模式，使得两发射线圈发射频率一致，发射时间错开，错开时间需要留有余量供二次场响应信号衰减，自补偿大、小发射线圈交替进行工作，方形接收线圈同步采集信号，最后通过分离接收数据中自补偿大尺寸发射线圈、小尺寸发射线圈对应的响应信号，进行联合数据解释。

参见图4，自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测方法，其具体操作步骤包括：

a.设计组装好自补偿双发射结构拖曳式瞬变电磁系统后，根据应用领域或探测对象的具体需求，打开电磁控制系统，连通GPS定位模块，进行步骤b；

b.设定发射单元针对自补偿大尺寸发射线圈、小尺寸发射线圈的发射功率、发射频率，使得多匝大尺寸发射线圈发射大电流，单匝小尺寸发射线圈发射小电流，两发射线圈发射频率一致，发射时间错开，错开时间需要留有余量供二次场响应信号衰减，设定拖曳车的运动速度，选择探测模式，进行步骤c；

c.采用拖曳连续探测模式时，进行步骤d，采用定点探测模式时，进行步骤e；

d.非金属移动平台在拖曳车的牵引下，沿测线以给定的速度匀速运动，同时采集数据，进行步骤g；

e.在测线上选取测点，进行步骤f；

f.非金属移动平台在拖曳车的牵引下，依次到达测点并静止，同时采集数据，进行步骤g；

g.当完成对全部测点或测线的探测时，进行步骤h，否者回到步骤f；

h.存储数据，结束探测，将数据导入计算机平台进行进一步数据处理分析，按照发射频率以及发射波形关系，分别提取接收数据中自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈对应的响应信号；

i.针对提取到的自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈的响应信号进行数据叠加处理，大功率发射对应响应信号主要体现在深部，小功率发射对应响应信号主要体现在浅部，通过正反演或视电阻率成像进行联合数据解释，获取深浅兼顾的地层资料。

Claims (8)

1.一种自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置，其特征在于，该装置包括：

双发射线圈，包括自补偿大尺寸发射线圈、以及呈同心放置的自补偿小尺寸发射线圈，并采取中心回线方式设置，将一个方形接收线圈同心置于两个发射线圈中心；

电磁控制系统，包括电源输入接口、主控模块、同步模块、双通道发射单元、以及接收单元，其中电源输入接口为整个电磁控制系统供电，主控模块控制双通道发射单元的发射时序与发射电流大小，并结合同步模块实现对接收单元信号的同步采集；

通过采用同频错峰发射模式，使得两发射线圈发射频率一致，但发射时间错开，自补偿大尺寸发射线圈和自补偿小尺寸发射线圈交替进行工作，方形接收线圈同步采集信号；其中，错开时间需要留有余量供二次场响应信号衰减；最后通过分离接收数据中自补偿大尺寸发射线圈、以及自补偿小尺寸发射线圈对应的响应信号，进行联合数据解释。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自补偿大尺寸发射线圈采用铜质漆包线绕制成多匝方形，其边长尺寸小于城市道路尺寸，范围在1.8～2.3m之间，固定于移动式装载平台上，与方形接收线圈进行同心绕制，并留出一定铜线余量，在自补偿大尺寸发射线圈与方形接收线圈之间的位置，将剩余铜线同轴反向绕制方形单匝大发射补偿线圈，以补偿自补偿大尺寸发射线圈对接收的一次场耦合干扰。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自补偿小尺寸发射线圈采用铜质漆包线绕制成单匝方形，其边长尺寸等于自补偿大尺寸发射线圈边长的一半，固定于移动式装载平台上，与方形接收线圈进行同心绕制，并留出一定铜线余量，在自补偿小尺寸发射线圈与方形接收线圈之间的位置，将剩余铜线同轴反向绕制方形单匝小发射补偿线圈，以补偿自补偿小尺寸发射线圈对接收的一次场耦合干扰。

4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的双通道发射单元包括：主控驱动模块、频率源与波形产生器、发射驱动、以及DC-DC变换器；

所述主控驱动模块由主控模块控制；

所述主控驱动模块通过频率源与波形产生器、发射驱动、DC-DC变换器，控制自补偿大尺寸发射线圈、以及自补偿小尺寸发射线圈的发射时序和发射电流大小；具体地，控制自补偿大尺寸发射线圈发射大电流，自补偿小尺寸发射线圈发射小电流，并且两路发射采用同频错峰发射，以保证同一时刻只存在一个发射源；

所述主控驱动模块通过DC-DC变换器及发射驱动，控制双发射线圈发射聚焦电磁场的发射电压或电流大小，以此来控制发射聚焦电磁场的强度；

所述主控驱动模块通过调整DC-DC变换器的占空比改变双发射线圈的发射电压或电流的大小；

所述主控驱动模块通过调整频率参数，控制频率源与波形发生器产生给定频率的波形，进而控制双发射线圈的发射电磁场的频率。

5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收单元由一个具有A/D转换通道的采集卡和独立的放大电路构成，接收单元控制方形接收线圈采用具有A/D转换通道的采集卡同步接收探测得到的数据，并通过放大电路放大。

6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：拖曳车，GPS定位模块，电源与动力装置、铰接杆，可伸缩线束管和非金属移动平台；其中，

所述拖曳车由人工驾驶，并由电源与动力装置提供动力；其通过铰接杆拖拽非金属移动平台在测线上移动，并承载GPS定位模块，电源与动力装置以及电磁控制系统；

所述GPS定位模块为电磁控制系统提供实时位置；

所述电源与动力装置控制拖曳车拖拽非金属移动平台在测线上移动，并为电磁控制系统与动力装置提供所需电源；

所述铰接杆用于控制非金属移动平台行进方向；

所述可伸缩线束管固定在拖曳车与非金属移动平台之间，可伸缩线束管内线束用于连接电磁控制系统、自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈与方形接收线圈；

所述非金属移动平台接在铰接杆后，其上放置自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈与方形接收线圈，其材料选取为非金属，以避免对瞬变电磁探测的干扰；

所述双发射线圈位于非金属移动平台上，并与电磁控制系统连接；双发射线圈的间距可微调。

7.按照权利要求1-6任意一项所述的自补偿双发射结构的拖曳式瞬变电磁探测装置，其特征在于，所述的双发射线圈，均绕制为方形回线，其自补偿大尺寸发射线圈以及自补偿小尺寸发射线圈中的补偿线圈尺寸参数计算方法包括如下步骤：

S1.利用诺依曼公式计算发射线圈对方形接收线圈的互感系数M_ac

其中N_a为发射线圈匝数，N_c为方形接收线圈匝数，a为发射线圈边长，c为方形接收线圈边长，为f(x₁,x₂)与f(y₁,y₂)为线元积分系数，满足下式：

S2.同理可计算补偿线圈对方形接收线圈的互感系数M_bc为

其中b为反向补偿线圈边长；

S3.使M_ac＝M_bc，求取自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈对应的补偿线圈的尺寸大小。

8.按照权利要求1所述的探测装置，其特征在于，探测的具体操作步骤包括：

a.设计组装好自补偿双发射结构拖曳式瞬变电磁系统后，根据应用领域或探测对象的具体需求，打开电磁控制系统，连通GPS定位模块，进行步骤b；

b.设定发射单元针对自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈的发射功率、发射频率，使得多匝的自补偿大尺寸发射线圈发射大电流，单匝的自补偿小尺寸发射线圈发射小电流，两发射线圈发射频率一致，发射时间错开，错开时间需要留有余量供二次场响应信号衰减，设定拖曳车的运动速度，选择探测模式，进行步骤c；

c.采用拖曳连续探测模式时，进行步骤d，采用定点探测模式时，进行步骤e；

d.非金属移动平台在拖曳车的牵引下，沿测线以给定的速度匀速运动，同时采集数据，进行步骤g；

e.在测线上选取测点，进行步骤f；

f.非金属移动平台在拖曳车的牵引下，依次到达测点并静止，同时采集数据，进行步骤g；

g.当完成对全部测点或测线的探测时，进行步骤h，否者回到步骤f；

h.存储数据，结束探测，将数据导入计算机平台进行进一步数据处理分析，按照发射频率以及发射波形关系，分别提取接收数据中大尺寸发射线圈、小尺寸发射线圈对应的响应信号；

i.针对提取到的自补偿大尺寸发射线圈、自补偿小尺寸发射线圈的响应信号进行数据叠加处理，通过正反演或视电阻率成像进行联合数据解释，获取深浅兼顾的地层资料。

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