CN115079275B - 一种相邻极地表旋转电磁场发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种相邻极地表旋转电磁场发生装置，属于地球物理勘探领域，能调整旋转电磁场强度大小、聚焦位置以及定位待测物质属性及其所在方位，其结构包括金属电极、信号发射器、地表导电介质。旋转电磁场发生装置的整体排布方式为圆形相邻排布，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，每根金属电极连接相应的信号发射器，最后发射同一频率下，不同相序的正弦波或方波，以产生可变聚焦位置的旋转电磁场。

Description

一种相邻极地表旋转电磁场发生装置
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及到一种可以产生相邻极地表旋转电磁场的发生装置。
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，本发明提出了一种相邻极地表旋转电磁场发生装置，具有电磁场聚焦可调、全方位勘测、精细探测的特点。为实现勘测区域最大化，发射电极采用圆形排列，为实现电磁场聚焦可调，实现对某个位置进行精细勘测时，需采用圆形相邻分布方式进行排列。
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，改变电磁场聚焦的位置，可以实现对该位置精确测量，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：
一种相邻极地表旋转电磁场发生装置，包括金属电极、信号发射器、地表导电介质三个部分，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＝2L均为正整数，且L≥3)，一个信号发射器配置两根金属电极，金属电极和信号发射器按照圆形相邻分布方式进行排列，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，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。
金属电极和信号发射器的圆形相邻分布方式为：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i个信号发射器的正极与第2i-1个金属电极相连，第i个信号发射器的负极与第2i个金属电极相连，i＝1、…、L。
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
有益效果：
本发明提出一种相邻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；采用圆形相邻排列，提升勘测效率的同时，通过调节发射电极上的电压，可以调整电磁场聚焦位置和电磁场强度，提高对可疑物质的识别精度。
附图说明
图1a、金属电极排布图；
图1b、信号发射器图；
图2、整体装置连接示意图；
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，2-7、第七金属电极，2-8、第八金属电极，2-9、第九金属电极，2-10、第十金属电极，2-11、第十一金属电极，2-12、第十二金属电极，3、信号发射器，3-1、第一发射器，3-2、第二发射器，3-3、第三发射器，3-4、第四发射器，3-5、第五发射器，3-6、第六发射器，4、地表导电介质。
具体实施方式
一种相邻极地表旋转电磁场发生装置，包括金属电极、信号发射器、地表导电介质三个部分，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＝2L，L≥3)，一个信号发射器配置两根金属电极，数量关系上表现为M＝2L，金属电极和信号发射器按照圆形相邻分布方式进行排列，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，之后若想调整旋转电磁场聚焦位置实现对某个位置进行精确探测时，可以通过调节该聚焦点最近的几个金属电极上的发射参数，然后再次对该区域勘测，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属性和具体方位，其中k＝1、…、L-1。
本实施例中，金属电极设置为十二根、信号发射器设置为六个，地表导电介质为陆地，半径R设置为2米进行说明，但不对本发明构成限制，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。
圆形相邻分布部分为：所使用的十二根金属电极，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2金属电极2-2相连，第二信号发生器3-2的正极与第三金属电极2-3相连，第二信号发生器3-2的负极与第四金属电极2-4相连，第三信号发生器3-3的正极与第五金属电极2-5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，第四信号发生器3-4的正极与第七金属电极2-7相连，第四信号发生器3-4的负极与第八金属电极2-8相连，第五信号发生器3-5的正极与第九金属电极2-9相连，第五信号发生器3-5的负极与第十金属电极2-10相连，第六信号发生器3-6的正极与第十一金属电极2-11相连，第六信号发生器3-6的负极与第十二金属电极2-12相连。
限位部分为：六根金属电极按圆形相邻分布方式布置好后，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6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，第二信号发射器发射3-2的相位为rad，第三信号发射器发射3-3的相位为/>rad，第四信号发射器3-4发射的相位为πrad，第五信号发射器3-5发射的相位为/>rad，第六信号发射器3-6发射的相位为/>rad。
在对实施例选择的区域进行勘测时，首先设定6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2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 (5)

1.一种相邻极地表旋转电磁场发生装置，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＝2L，且L≥3，金属电极(2)和信号发射器(3)按照圆形相邻分布方式进行排列，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。
2.根据权利要求1所述的一种相邻极地表旋转电磁场发生装置，其特征在于，金属电极(2)和信号发射器(3)的圆形相邻分布方式为：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i个信号发射器(3)的正极与第2i-1个金属电极(2)相连，第i个信号发射器(3)的负极与第2i个金属电极(2)相连，i＝1、…、L。
3.根据权利要求1所述的一种相邻极地表旋转电磁场发生装置，其特征在于，地表导电介质(4)为陆地或者海洋。
4.根据权利要求1所述的一种相邻极地表旋转电磁场发生装置，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
5.根据权利要求1所述的一种相邻极地表旋转电磁场发生装置，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。
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