CN113608267A - 一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置 - Google Patents

一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113608267A
CN113608267A CN202110636225.6A CN202110636225A CN113608267A CN 113608267 A CN113608267 A CN 113608267A CN 202110636225 A CN202110636225 A CN 202110636225A CN 113608267 A CN113608267 A CN 113608267A
Authority
CN
China
Prior art keywords
double
coil
loop
transmitting coil
receiving coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110636225.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李飞
郑贵强
席阿书
王兴坤
梁辽阳
周宸
胡源
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China Institute of Science and Technology
Original Assignee
North China Institute of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Institute of Science and Technology filed Critical North China Institute of Science and Technology
Priority to CN202110636225.6A priority Critical patent/CN113608267A/zh
Publication of CN113608267A publication Critical patent/CN113608267A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G01V3/104—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils
    • G01V3/108—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils the emitter and the receiver coils or loops being uncoupled by positioning them perpendicularly to each other

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置，涉及地质与勘探地球物理领域，该双回线零磁通瞬变电磁探测装置，发射线圈，用于产生一次脉冲磁场，采用双回线结构；发射机，用于为发射线圈供电；接收线圈，用于在一次脉冲磁场间歇期间，接收地下介质中引起的二次感应涡流场；与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案发射线圈采用双回线发射线圈，接收线圈和发射线圈垂直布置并中心重合，在接收线圈中的一次场磁通量为零，消除了发射线圈和接收线圈之间的互感影响，接收线圈观测的是纯二次场，减小了探测盲区，提高了探测精度；线圈两侧地质体的二次场方向相反，据此可以实现发射线圈两侧地质异常体的区分。

Description

一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置
技术领域
本发明涉及地质与勘探地球物理领域，具体是一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置。
背景技术
瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Method，简称TEM)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。它是利用不接地回线或接地导线向地下发射一 次场，在一次场关断后，测量由地下介质产生的感应二次场随时间的变化，来达到寻找各 种地质目标的一种地球物理勘探方法。小回线瞬变电磁法一般采用边长小于3m的多匝方形 回线源进行探测。相对于大回线，小回线瞬变电磁法因为适应性强，施工方便，分辨率高， 在井巷、隧道和山地等特殊作业环境中得到了广泛应用。
传统的小回线瞬变电磁法包括重叠回线和偶极装置两种常用装置类型。重叠回线装置 是发射线圈与接收线圈重合铺设的装置(图1)。偶极装置是发射线圈和接收线圈保持固 定距离铺设的装置(图2)。传统小回线瞬变电磁法探测装置具有如下缺点：
(1)发射线圈采用多匝方形回线源，发射线圈一次场(图3)会在接收线圈中产生较强的互感。偶极装置相比重叠回线装置可以减弱互感影响，但无法消除。互感信号叠加在大地二次场信号之上，增加了探测盲区，并产生电阻率偏低问题，降低了探测精度。
(2)在巷道和隧道中探测时，属于全空间探测。一次场关断后会在发射线圈两侧(巷 道前方和后方，或顶板和底板方向)均激发出二次场，线圈两侧地质体的二次场方向相同 无法区分，降低了探测精度。
需要一种新的小回线瞬变电磁法探测装置，来解决传统小回线瞬变电磁法探测装置存 在的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置，以解决上述背景技术中 提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置， 包括：发射线圈，用于产生一次脉冲磁场，采用双回线结构；发射机，用于为发射线圈供电；接收线圈，用于在一次脉冲磁场间歇期间，接收地下的二次感应涡流场；主机，用于 控制发射机发送电流，控制接收线圈采集二次感应涡流场；发射线圈通过供电电线与发射 机连接，发射机通过信号线与主机连接，主机通过信号线与接收线圈连接。
作为本发明再进一步的方案：接收线圈采用仪器配套接收线圈，接收线圈与发射线圈 垂直布置，并且保证接收线圈中心位置与发射线圈中心位置重合。
作为本发明再进一步的方案：发射线圈由双回线支架和绕制在双回线支架上的导电线 组成；双回线支架形状一般为由两个相同尺寸的正方形组成的矩形，也可为两个相同尺寸 矩形组成的矩形。
作为本发明再进一步的方案：双回线支架长边长1-6m，短边长0.5-3m，导电线按串联方式或并联方式绕制在双回线支架上，匝数一般为10-100匝。
作为本发明再进一步的方案：双回线支架采用不导电的的材料，一般为尼龙材料。
作为本发明再进一步的方案：所述的双回线零磁通瞬变电磁探测装置包括尼龙推车， 尼龙推车包括尼龙车架、尼龙车轮、主机和发射机放置台，尼龙推车为非必需配件，根据 实际需要可以不使用尼龙推车。
作为本发明再进一步的方案：尼龙推车各部件不包含导电材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案采用双回线发射线圈，接收线圈与发 送线圈垂直布置并中心重合，在接收线圈中的一次场磁通量为零，消除了发射线圈和接收 线圈之间的互感影响，接收线圈观测的是纯二次场，减小了探测盲区，提高了探测精度；线圈两侧地质体的二次场方向相反，据此可以实现发射线圈两侧地质异常体的区分。
附图说明
图1为传统重叠回线装置示意图。
图2为传统偶极装置示意图。
图3为传统多匝方形回线发射线圈一次场示意图。
图4为双回线零磁通装置示意图。
图5为搭载在尼龙推车上的双回线零磁通瞬变电磁探测装置示意图。
图6为双回线发射线圈电线串联式绕制方向示意图。
图7为双回线发射线圈电线并联式绕制方向示意图。
图8为双回线发射线圈一次场及在接收线圈中零磁通示意图。
图9为尼龙推车示意图。
图10为低阻层位于巷道下方60m-80m时二次场曲线示意图。
图11为低阻层位于巷道上方60m-80m时二次场曲线示意图。
图12为低阻层位于巷道下方110m-130m时二次场曲线示意图。
图13为低阻层位于巷道下方110m-130m时二次场曲线示意图。
图中：1-发射线圈、2-接收线圈、3-发射机、4-主机、5-尼龙推车、6-主机和发射机放置台、7-尼龙车轮、8-尼龙车架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图4和图5，一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置，包括：发射线圈1，用于产生一次脉冲磁场，采用双回线结构；发射机3，用于为发射线圈1供电；接收线圈2， 用于在一次脉冲磁场间歇期间，接收地下的二次感应涡流场；主机4，用于控制发射机3 发送电流，控制接收线圈2采集二次感应涡流场；发射线圈1通过供电电线与发射机3连 接，发射机3通过信号线与主机4连接，主机4通过信号线与接收线圈2连接。
为了说明采用本发明装置线圈两侧地质体的二次场方向相反，进行了数值模拟计算。 采用有限差分方法，进行三维数值模拟计算。正演计算中发射电流5A，双回线长边长4m， 短边长2m，匝数40匝。采样时长6ms，大约对应25Hz的发射频率。低阻层电阻率1Ω·m，围岩电阻率50Ω·m。
图10-13为模拟结果，横坐标为衰减时间，纵坐标为二次场值，实点代表正方向，圆圈代表负方向。图10、图11分别为低阻层位于巷道下方60-80m和上方60-80m时发送回线中心测点的水平分量磁感应强度随时间变化率(dBy/dt)曲线，可见两者大小相同方向相反；图12、图13分别为低阻层位于巷道下方110-130m和上方110-130m时发送回线中心测点的dBy/dt曲线，同样可见两者方向相反。因此，根据二次场的方向，可以推断低阻层是位于 巷道上方还是位于巷道下方。
在本实施例中：请参阅图4和图8，接收线圈2采用仪器配套接收线圈，接收线圈2与发射线圈1垂直布置，并且保证接收线圈2中心位置与发射线圈1中心位置重合。
发射线圈1在接收线圈2中的一次场磁通量为零，消除了发射线圈1和接收线圈2之间的互感影响。
在本实施例中：请参阅图6和图7，发射线圈1由双回线支架和绕制在双回线支架上的导电线组成；双回线支架形状为由两个正方形组成的矩形，也可为两个相同尺寸矩形组成的矩形。
在本实施例中：请参阅图6和图7，双回线支架长边长1-6m，短边长0.5-3m，导电线按 串联方式或并联方式绕制在双回线支架上，匝数一般为10-100匝。
在本实施例中：双回线支架采用不导电的尼龙材料。防止导电材料感应电磁场对大地 二次场的影响。
在本实施例中：请参阅图9，所述的双回线零磁通瞬变电磁探测装置包括尼龙推车5， 尼龙推车5包括尼龙车架8、尼龙车轮7、主机和发射机放置台6，尼龙推车5为非必需配件，根据实际需要可以不使用尼龙推车5。
通过尼龙车轮7方便移动一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置，主机和发射机放置台 6用于固定主机4和发射机3，尼龙车架8用于乘放发射线圈1和接收线圈2。
在本实施例中：尼龙推车5各部件不包含导电材料。防止导电材料感应电磁场对大地 二次场的影响。
本发明的工作原理是：通过推动尼龙推车5到达测点位置，启动发射机3，通过主机4控制发射机3向发射线圈1输入电流，发射线圈1通入电流后，产生一次脉冲磁场，输 出给大地，在一次脉冲磁场间歇期间，接收线圈2接收地下介质中引起的二次感应涡流场， 将接收到的二次感应涡流场转换为电压信号输出给主机4，其中接收线圈2与发射线圈1 垂直布置，并且保证接收线圈2中心位置与发射线圈1中心位置重合，使得发射线圈1在 接收线圈2中的一次场磁通量为零，消除了发射线圈1和接收线圈2之间的互感影响。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从 哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置，其特征在于：该双回线零磁通瞬变电磁探测装置，包括：发射线圈，用于产生一次脉冲磁场，采用双回线结构；发射机，用于为发射线圈供电；接收线圈，用于在一次脉冲磁场间歇期间，接收地下的二次感应涡流场；主机，用于控制发射机发送电流，控制接收线圈采集二次感应涡流场；发射线圈通过供电电线与发射机连接，发射机通过信号线与主机连接，主机通过信号线与接收线圈连接。
2.根据权利要求1所述的双回线零磁通瞬变电磁探测装置，其特征在于，接收线圈采用仪器配套接收线圈，接收线圈与发射线圈垂直布置，并且保证接收线圈中心位置与发射线圈中心位置重合。
3.根据权利要求1所述的双回线零磁通瞬变电磁探测装置，其特征在于，发射线圈由双回线支架和绕制在双回线支架上的导电线组成；双回线支架形状一般为由两个相同尺寸的正方形组成的矩形，也可为两个相同尺寸矩形组成的矩形。
4.根据权利要求2所述的双回线零磁通瞬变电磁探测装置，其特征在于，双回线支架长边长1-6m，短边长0.5-3m，导电线按串联方式或并联方式绕制在双回线支架上，匝数一般为10-100匝。
5.根据权利要求2所述的双回线零磁通瞬变电磁探测装置，其特征在于，双回线支架采用不导电的的材料，一般为尼龙材料。
6.根据权利要求1所述的双回线零磁通瞬变电磁探测装置，其特征在于，所述的双回线零磁通瞬变电磁探测装置包括尼龙推车，尼龙推车包括尼龙车架、尼龙车轮、主机和发射机放置台。
7.根据权利要求6所述的双回线零磁通瞬变电磁探测装置，其特征在于，尼龙推车各部件不包含导电材料。
CN202110636225.6A 2021-06-08 2021-06-08 一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置 Pending CN113608267A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110636225.6A CN113608267A (zh) 2021-06-08 2021-06-08 一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110636225.6A CN113608267A (zh) 2021-06-08 2021-06-08 一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113608267A true CN113608267A (zh) 2021-11-05

Family

ID=78303470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110636225.6A Pending CN113608267A (zh) 2021-06-08 2021-06-08 一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113608267A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116400423A (zh) * 2023-06-07 2023-07-07 四川中水成勘院工程物探检测有限公司 8字形补偿式瞬变电磁矢量天线及地下管线方向探测方法
CN116699708A (zh) * 2023-08-08 2023-09-05 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司 一种低空频率域电磁探测装置及电磁探测方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103499844A (zh) * 2013-09-18 2014-01-08 安徽惠洲地下灾害研究设计院 全程全空间瞬变电磁装置及测量方法
CN203535237U (zh) * 2013-09-18 2014-04-09 安徽惠洲地下灾害研究设计院 瞬变电磁的对偶发射装置
CN105549100A (zh) * 2016-01-07 2016-05-04 华北科技学院 基于u形螺线源的矿井瞬变电磁探测装置与方法
CN107065020A (zh) * 2017-01-09 2017-08-18 重庆璀陆探测技术有限公司 双线圈耦合式多波勘查系统
CN108008451A (zh) * 2018-01-30 2018-05-08 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司 一种瞬变电磁探测装置及消除电感干扰的方法
CN109343134A (zh) * 2018-11-27 2019-02-15 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种矿井瞬变电磁探测数据分析解释方法及系统
CN210982757U (zh) * 2019-12-25 2020-07-10 中煤浙江生态环境发展有限公司 一种可移动的瞬变电磁发射装置
CN112666613A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 中国科学技术大学 一种弱磁通同轴共面单发单收的瞬变电磁探测装置
CN112731539A (zh) * 2020-12-15 2021-04-30 中国科学技术大学 一种零磁通多线圈接收的瞬变电磁法探测装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103499844A (zh) * 2013-09-18 2014-01-08 安徽惠洲地下灾害研究设计院 全程全空间瞬变电磁装置及测量方法
CN203535237U (zh) * 2013-09-18 2014-04-09 安徽惠洲地下灾害研究设计院 瞬变电磁的对偶发射装置
CN105549100A (zh) * 2016-01-07 2016-05-04 华北科技学院 基于u形螺线源的矿井瞬变电磁探测装置与方法
CN107065020A (zh) * 2017-01-09 2017-08-18 重庆璀陆探测技术有限公司 双线圈耦合式多波勘查系统
CN108008451A (zh) * 2018-01-30 2018-05-08 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司 一种瞬变电磁探测装置及消除电感干扰的方法
CN109343134A (zh) * 2018-11-27 2019-02-15 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种矿井瞬变电磁探测数据分析解释方法及系统
CN210982757U (zh) * 2019-12-25 2020-07-10 中煤浙江生态环境发展有限公司 一种可移动的瞬变电磁发射装置
CN112731539A (zh) * 2020-12-15 2021-04-30 中国科学技术大学 一种零磁通多线圈接收的瞬变电磁法探测装置
CN112666613A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 中国科学技术大学 一种弱磁通同轴共面单发单收的瞬变电磁探测装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
嵇艳鞠;林君;于生宝;王忠;王静;: "ATTEM系统中电流关断期间瞬变电磁场响应求解的研究", 地球物理学报, no. 06 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116400423A (zh) * 2023-06-07 2023-07-07 四川中水成勘院工程物探检测有限公司 8字形补偿式瞬变电磁矢量天线及地下管线方向探测方法
CN116400423B (zh) * 2023-06-07 2023-09-26 四川中水成勘院工程物探检测有限公司 8字形补偿式瞬变电磁矢量天线及地下管线方向探测方法
CN116699708A (zh) * 2023-08-08 2023-09-05 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司 一种低空频率域电磁探测装置及电磁探测方法
CN116699708B (zh) * 2023-08-08 2023-10-27 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司 一种低空频率域电磁探测装置及电磁探测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102736114B (zh) 电磁及其综合勘探的设备及方法
CN102062877B (zh) 对前方水体超前探测的核磁共振探测装置及探测方法
CN104597506B (zh) 频率域地空电磁勘探方法
CN113608267A (zh) 一种双回线零磁通瞬变电磁探测装置
CN106772644A (zh) 矿井瞬变电磁三分量探测方法
CN105044792B (zh) 地-井时频电磁勘探数据采集装置及方法
US20200003928A1 (en) Method and device for surface-borehole transient electromagnetic detection
CN111580170A (zh) 基于极低频电磁源的时频电磁数据采集装置及方法
CN104081227A (zh) 超分辨率地层流体成像
CN102565862B (zh) 一种瞬变电磁响应信号梯度测量方法及观测装置
CN104360399A (zh) 长导线接地源地下瞬变电磁探测方法及装置
CN108957560A (zh) 一种适用于城镇地下空间探测的电法勘探方法
US20220035062A1 (en) Semi-airborne Time Domain Electromagnetic Exploration System for Unmanned Aerial Vehicle
US20230333276A1 (en) Method and system for exploring hidden karst pipelines
CN104612671A (zh) 一种测量垂直方向地层电导率的阵列感应线圈系
CN104407392A (zh) 一发三收式对充水采空区的探测装置及探测方法
CN104375194A (zh) 深部开采矿井富水区电性源瞬变电磁探查方法
Wu et al. The progress of the helicopter-borne transient electromagnetic method and technology in China
CN108363106A (zh) 一种基于时域电磁法的金属管线探测系统及方法
CN114217354A (zh) 基于光纤电磁传感器的电磁数据采集系统及采集方法
CN212255732U (zh) 基于极低频电磁源的时频电磁数据采集装置
CN107024722B (zh) 一种基于异常环的低温超导磁源瞬变电磁地形校正方法
CN103499838A (zh) 异常体方位识别的瞬变电磁测量装置及其识别方法
US2931974A (en) Method of geophysical prospecting
CN202735524U (zh) 瞬变电磁法地下水分布检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination