CN114755727A - 一种相对极地表旋转电磁场产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种相对极地表旋转电磁场产生装置，属于地球物理勘探领域，能调整旋转电磁场强度大小、位置以及定位待测物质方位。其结构包括金属电极、信号发射器、地表导电介质和导线。旋转电磁场产生装置的整体排布方式圆形交错对极排布，导线和金属电极焊接连接，金属电极埋入地表导电介质中且均匀分布在探测区域边缘上，每根导线连通相应的信号发射器，最后发射同一频率下，不同相序的正弦波或方波，以产生磁场强度形状可调的旋转电磁场，本发明有效的降低了电磁干扰。

Description

一种相对极地表旋转电磁场产生装置
技术领域
本发明涉及一种旋转电磁场产生装置，属于地球物理勘探技术领域。
背景技术
随着社会经济的不断发展，人类对资源与能源的需求也在不断增加。我国的在采资源正在枯竭，供需矛盾不断加大，对外依存度也较高。因此，为了保证国民经济的健康发展，需要对浅部矿产资源的分布进行更加精细的探测，同时加大深部矿、隐伏矿的探测与开发。地球物理勘探技术中的电磁探测技术，是实现上述勘探任务的重要手段之一。
目前，电磁探测技术主要包括：激发极化法、频谱激电法、大地电磁法、可控源音频大地电磁法、广域电磁法和瞬变电磁法等，这些方法主要通过观测和研究人工或天然的交变电磁场随空间分布规律或随时间的变化规律，以达到某些勘查目的。
上述电磁方法中，天然的电磁法无法改变，人工源建立的电磁场方向单一，在探测的近区和过渡区数据误差大，无法使用。而在远区的探测中，由于电磁场方向单一、强度有限，使得探测的准确性与打钻的成功率受到限制。
发明内容
针对国内外现有地表勘探装置的弊端，本发明型提出了一种相对极地表旋转电磁场产生装置，具有电磁场强度可调、全方位勘测、定位精度高的特点。在实际勘测时，为提升勘测效率，就必须使得在有限的电极数量下，所能勘测的面积最大化，为此发射电极采用圆形排列，但又考虑到发射机发射功率大，其周围存在比较大的电磁干扰，随着发射机数量的增加，电磁干扰也会随之增大，不利于后续的数据分析，为此采用圆形交错对极排布的方式，来降低电磁干扰的影响。
勘测时，发射机通过发射电极，向陆地或者海洋发射较强的一次电磁场，如果地底下存有矿产资源时，就会激发产生二次电磁场，接收线圈在发射期间，实时采集勘测区域内的电磁场信号，考虑到二次电磁场不同方向、不同时间衰减的特性，搭载着地下资源的信息(如磁导率、电介质)，并且由于信号发射器连接的发射电极，搭载着方位信息，可以通过调节其中几个信号发射器的发射功率，改变在某个方位上形成的电磁场强度和形状，之后将采集到的数据进行地球物理反演计算，就能判定出可疑物质的属性及其所在的方位。
具体技术方案如下：
一种相对极地表旋转电磁场产生装置，包括金属电极、信号发射器、地表导电介质和导线四个部分，M根金属电极、L个信号发射器、地表导电介质和多根导线组建成旋转电磁场产生装置(其中：M＝4n+2,n、L均为正整数，且L≥3，n≥1)，一个信号发射器配置两根金属电极，数量关系上应满足M＝2L，金属电极和信号发射器按照圆形交错对极分布方式进行排列，并将M根电极全部埋入地表导电介质中，信号发生器按照特定的相序控制方案，发射同一频率的正弦波或方波，地表导电介质为陆地或者海洋，在对某一个区域勘测时，如果要定位可疑物质方位时，可进行如下操作，首先设定L个信号发射器的发射参数，进行整体的勘测并记录数据，此次勘测可以获知可疑物质处在哪个扇区里，但不能精确定位在哪个位置，为此之后从中选取k个信号发射器，调节选中的k个信号发射器的发射参数，再次对该区域勘测，并记录数据，此次勘测可以获得一个新的扇区，通过对比分析这两个扇区重合的部分，这个部分就是可疑物质具体所在的位置，其中k＝1、…、L-1。
金属电极和信号发射器的圆形交错对极分布方式为：M根金属电极需按逆时针或者顺时针的顺序，依次均匀的分布在以探测区域中点为圆心，R为半径的圆周上(R＞0)，其中第1个信号发射器的正极与第1个金属电极相连，第1个信号发射器的负极与第
Figure BDA0003561455690000021
个金属电极(2)相连，第i+1个信号发射器的正极与第
Figure BDA0003561455690000022
个金属电极相连，第i+1个信号发射器的负极与第i+1个金属电极相连，第i+2个信号发射器的正极与第个金属电极相连，第i+2个信号发射器的负极与第
Figure BDA0003561455690000023
个金属电极相连，i＝2j-1，j＝1、…、
Figure BDA0003561455690000024
信号发射器的相序控制方案为：在排布完成L个信号发射器后，发射同一频率的正弦波，其中，第i个信号发射器发射的相位为
Figure BDA0003561455690000025
i＝1、…、L。
有益效果：
本发明型一种相对极地表旋转电磁场产生装置，能确定可疑物质所处具体方位，有效降低了确定可疑物质方位的难度；采用圆形交错对极排列，提升了旋转电磁场勘测效率，降低电磁干扰的影响，通过调节发射电极上的电压，可以调整旋转电磁场大小和形状，判定可疑物质属性和所在方位。
附图说明
图1、旋转电磁场产生装置简易图；
图2、金属电极示意图；
图3、信号发生器简易图；
其中，2、金属电极，2-1、第一金属电极，2-2、第二金属电极，2-3、第三金属电极，2-4、第四金属电极，2-5、第五金属电极，2-6、第六金属电极，3、信号发生器，3-1、第一信号发射器，3-2、第二信号发射器，3-3、第三信号发射器正极，4、地表导电介质，5、导线。
具体实施方式
一种相对极地表旋转电磁场产生装置，包括金属电极、信号发射器、地表导电介质和导线四个部分，M根金属电极、L个信号发射器、地表导电介质和多根导线组建成旋转电磁场产生装置(其中：M＝4n+2,n、L均为正整数，且L≥3，n≥1)，一个信号发射器配置两根金属电极，数量关系上应满足M＝2L，金属电极和信号发射器按照圆形交错对极分布方式进行排列，并将M根电极全部埋入地表导电介质中，信号发生器按照特定的相序控制方案，发射同一频率的正弦波或方波，地表导电介质为陆地或者海洋，在对某一个区域勘测时，如果要定位可疑物质方位时，可进行如下操作，首先设定L个信号发射器的发射参数，进行整体的勘测并记录数据作为参考，之后从中选取k个信号发射器，调节选中的k个信号发射器的发射参数，再次对该区域勘测，最后将所得到的数据，进行地球物理反演计算，就可以判定可疑物质的具体方位，其中k＝1、…、L-1。
实施选用的金属电极是一种合金材质，金属电极设置为六根、信号发射器设置为三个、地表导电介质为陆地、半径R设置为2米进行说明，但不对本发明型构成限制，所用的金属电极可以选择其它类型的金属，金属电极和信号发射器的数量可以根据实际需要进行调整，半径R按照实际的勘测区域进行调整，地表导电介质可以选用海洋或者大地。附图1为实施设置的发射方案进行说明。
具体连接方式：六根金属电极、三个信号发射器、地表导电介质和多根导线组建成旋转电磁场产生装置的整体结构。所述的旋转电磁场产生装置总体包括圆形交错对极分布、限位、相序控制方案三大部分。首先将确定勘测区域大小为2米，之后以信号发射器为单位，分别从正极和负极连接两根导线，每根导线的另一端分别焊接一根金属电极。
圆形交错对极分布部分为：所使用的六根金属电极，需按逆时针或者顺时针的顺序，依次均匀的分布在以探测区域中点为圆心，2米为半径的圆周上，其中第一信号发生器3-1的正极与第一金属电极2-1相连，第一信号发生器3-1的负极与第四金属电极2-4相连，第二信号发生器3-2的正极与第五金属电极2-5相连，第二信号发生器3-2的负极与第二金属电极2-2相连，第三信号发生器3-3的正极与第三金属电极2-3相连，第三信号发生器3-3的负极与第六金属电极2-6相连。
限位部分为：六根金属电极按交错对极分布方式布置好后，将其全部埋入距地面1米的位置。
相序控制部分为：排布完成3个信号发射器后，发射同一频率的正弦波，其中，第一信号发射器3-1发射的相位为0rad，第二信号发射器3-2发射的相位为
Figure BDA0003561455690000041
第三信号发射器3-3发射的相位为
Figure BDA0003561455690000042
本实施例中，在对选择的区域进行勘测时，首先设定3个信号发射器的发射参数，对此区域进行整体的勘测并记录数据，本次勘测可以获知可疑物质处在哪个扇区里，但不能精确定位在哪个位置，为此之后从中选取1个信号发射器，调节选中的信号发射器的发射参数，再次对该区域勘测，并记录数据，此次勘测就可以获得一个新的扇区，通过对比分析这两个扇区重合的部分，这个部分就是可疑物质具体所在的位置。

Claims (4)

1.一种相对极地表旋转电磁场产生装置，其特征在于：包括M根金属电极(2)、L个信号发射器(3)、地表导电介质(4)和多根导线(5)，其中：M＝4n+2,n、L均为正整数，且L≥3，n≥1，一个信号发射器(3)配置两根金属电极(2)，数量关系应满足M＝2L，金属电极(2)和信号发射器(3)按照圆形交错对极分布方式进行排列，并将M根电极全部埋入地表导电介质(4)中，信号发生器(3)按照特定的相序控制方案，发射同一频率的正弦波或方波，其中，所述的圆形交错对极分布方式为：M根金属电极(2)按逆时针或者顺时针的顺序，依次均匀的分布在以探测区域中点为圆心，R为半径的圆周上，R＞0，其中第1个信号发射器(3)的正极与第1个金属电极(2)相连，第1个信号发射器(3)的负极与第
Figure FDA0003561455680000011
个金属电极(2)相连，第i+1个信号发射器(3)的正极与第
Figure FDA0003561455680000012
个金属电极(2)相连，第i+1个信号发射器(3)的负极与第i+1个金属电极(2)相连，第i+2个信号发射器(3)的正极与第i+2个金属电极(2)相连，第i+2个信号发射器(3)的负极与第
Figure FDA0003561455680000013
个金属电极(2)相连，i＝2j-1，j＝1、…、
Figure FDA0003561455680000014
2.根据权利要求1所述的一种相对极地表旋转电磁场产生装置，其特征在于，在对某一个区域勘测时，如果要定位可疑物质方位时，进行如下操作，首先设定L个信号发射器(3)的发射参数，进行整体的勘测并记录数据，此次勘测获知可疑物质所处的潜在扇区；之后选取k个信号发射器(3)，调节选中的k个信号发射器(3)的发射参数，再次对潜在扇区进行勘测，并记录数据，此次勘测获得一个新的扇区；两个扇区重合的部分就是可疑物质具体所在的位置，其中k＝1、…、L-1。
3.根据权利要求1所述的一种相对极地表旋转电磁场产生装置，其特征在于，信号发射器(3)的相序控制方案为：在排布完成L个信号发射器(3)后，发射同一频率的正弦波，其中，第i个信号发射器(3)，发射的相位为
Figure FDA0003561455680000015
4.根据权利要求1所述的一种相对极地表旋转电磁场产生装置，其特征在于，地表导电介质(4)为陆地或者海洋。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023178917A1 (zh) * 2022-03-23 2023-09-28 北京工业大学 一种地表旋转电磁场产生装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2284555C1 (ru) * 2005-06-01 2006-09-27 Николай Иванович РЫХЛИНСКИЙ Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока (варианты)
KR100847772B1 (ko) * 2007-06-07 2008-07-23 손호웅 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치
CN103869371A (zh) * 2014-03-28 2014-06-18 吉林大学 人工场源频率域全梯度电磁测量方法
CN104597506A (zh) * 2015-01-26 2015-05-06 吉林大学 频率域地空电磁勘探方法
WO2016165218A1 (zh) * 2015-04-15 2016-10-20 重庆博恩富克医疗设备有限公司 一种信号检测装置及方法
CN218630214U (zh) * 2022-03-23 2023-03-14 北京工业大学 一种相对极地表旋转电磁场产生装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2284555C1 (ru) * 2005-06-01 2006-09-27 Николай Иванович РЫХЛИНСКИЙ Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока (варианты)
KR100847772B1 (ko) * 2007-06-07 2008-07-23 손호웅 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치
CN103869371A (zh) * 2014-03-28 2014-06-18 吉林大学 人工场源频率域全梯度电磁测量方法
CN104597506A (zh) * 2015-01-26 2015-05-06 吉林大学 频率域地空电磁勘探方法
WO2016165218A1 (zh) * 2015-04-15 2016-10-20 重庆博恩富克医疗设备有限公司 一种信号检测装置及方法
CN218630214U (zh) * 2022-03-23 2023-03-14 北京工业大学 一种相对极地表旋转电磁场产生装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卓贤军;赵国泽;底青云;毕文斌;汤吉;王若;: "无线电磁法(WEM)在地球物理勘探中的初步应用", 地球物理学进展, no. 06 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023178917A1 (zh) * 2022-03-23 2023-09-28 北京工业大学 一种地表旋转电磁场产生装置

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