CN209640511U - 一种可控源高频大地电磁仪器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可控源高频大地电磁仪器系统，包括发射端和接收端，所述接收端设置在所述发射端的发射电极中垂线电磁场量测范围内且收发距离为1.5～3Km的区域内；所述发射电极中垂线电磁场量测范围是以发射电极中垂线为中心水平线的60°扇形范围。通过本实用新型能够高效、精确地测量500m以浅的地表构造，降低探测盲区。

Description

一种可控源高频大地电磁仪器系统

技术领域

本实用新型涉及地球物理技术领域，特别是涉及一种可控源高频大地电磁仪器系统。

背景技术

大地电磁测深法是利用天然交变电磁场研究地球结构的一种地球物理勘探方法，其场源为地球与太阳风互相作用产生的天然交变电磁场，具有频率低、波长长、探测深度大等优点。可控源音频大地电磁法是20世纪70年代发展起来的电磁测深技术，该方法采用人工长源，与天然源大地电磁测深法相比，具有信噪比高、快速高效等优点，该方法已经在我国能源、金属与非金属等矿产资源勘查以及水文、工程、环境、灾害地址调查等多个领域得到广泛应用并发挥了重要作用。但是，目前的可控源音频大地电磁系统能够达到的最高频率是9.6KHz，根据频率与趋肤深度的公式关系可以看到0-9.6KHz的频率段能够测到地下极深的地方，由于一个频率对应一个趋肤深度，虽然现有的测深的深度较深，但是，忽略了地表浅层的挖掘，对于浅层目标体的探测盲区大。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种可控源高频大地电磁仪器系统，通过提高探测仪器的频率探测浅层地表的情况。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种可控源高频大地电磁仪器系统，包括发射端和接收端，所述接收端设置在所述发射端的发射电极中垂线电磁场量测范围内且收发距离为1.5～3Km的区域内；所述发射电极中垂线电磁场量测范围是以发射电极中垂线为中心水平线的60°扇形范围；

所述发射端包括一个高频发射机和电源，所述电源与所述高频发射机连接，所述高频发射机包括H桥、控制器、电流采集器、霍尔传感器和GPS，所述控制器分别与所述GPS、H桥以及电流采集器连接，所述H桥通过连接线分别与两个发射电极连接，其中一根连接发射电极的通过所述霍尔传感器与所述电流采集器连接；两个发射电极的距离为200～400m；其中，GPS接收信号并发出时间信号给控制器，控制器根据所述时间信号发出双波控制信号控制H桥导通，所述H桥产生同频率的高压大电流信号给两个发射电极，电流采集器通过霍尔传感器采集发射电极的电流反馈至控制器；

所述接收端包括一个或多个接收机，每个接收机有3个或4个接收电极，每个接收电极均在同一线上且与两个发射电极的方向平行。

作为优化，所述接收电极之间的距离为10～30m。

作为优化，所述电源为串联的蓄电池或发电机与整流器的串联结构。

作为优化，所述接收机与磁探头连接，所述磁探头在水平方向垂直于所述接收电极方向。

作为优化，所述高频发射机发射的频率范围为81.92KHz～4Hz。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型能够精确检测500m以浅的地表构造，降低探测盲区。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种可控源高频大地电磁仪器系统的位置关系图；

图2本实用新型所述的一种可控源高频大地电磁仪器系统的高频发射机的结构图。

附图中，1为高频发射机，11为H桥，12为控制器，13为霍尔传感器，14为GPS，15为电流采集器，16为电源，17为发射电极，2为接收机，3为磁探头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-2所示，一种可控源高频大地电磁仪器系统，包括发射端和接收端，接收端设置在发射端的发射电极中垂线电磁场量测范围内且收发距离为1.5～3Km的区域内，发射电极中垂线电磁场量测范围是以发射电极中垂线为中心水平线的60°扇形范围。

发射端包括一个高频发射机1和电源16，电源16与高频发射机1连接。本实施例中，高频发射机发射1的频率范围为81.92KHz～4Hz，可以采用大功率高频开关技术达到，高频发射机发射1包括H桥11、控制器12、电流采集器15、霍尔传感器13和GPS14，控制器12分别与GPS14、H桥11以及电流采集器15连接，H桥12通过连接线分别与两个发射电极17连接，两个发射电极17的距离为200～400m，两个发射电极17距离H桥11的距离相等；其中一根连接发射电极的连接线通过霍尔传感器13与电流采集器15连接。GPS14接收信号并发出时间信号给控制器12，控制器12根据时间信号发出双波控制信号控制H桥11导通，H桥11产生同频率的高压大电流信号给两个发射电极，电流采集器15通过霍尔传感器13采集发射电极的电流并将电流值反馈至控制器12，以便控制器12监控发射电极的电流。本实施例中，电源为串联的蓄电池或发电机与整流器的串联结构。

接收端包括一个或多个接收机2，每个接收机2有3个或4个接收电极，将分成2道或3道同时接收信号，每个接收电极均在同一线上且与两个发射电极的方向平行，本实施例中，每个接收电极之间的距离为10～30m。接收机2与磁探头3连接，磁探头3在水平方向垂直于接收电极方向。本实施例中，由于磁探头不应离接收机距离太远，所以在5-7m为最佳距离。磁探头垂直于接收电极方向。

根据接收机的接收电极可以测出电场强度及电场相位，磁探头测出磁场强度及磁场相位，从而得到视电阻率和视相位：

视电阻率为：

其中，ρ为视电阻率，f为高频发射机发射的频率，E为电场强度，H为磁场强度；

视相位为：

其中，为电场的相位，为磁场的相位。

根据电场强度公式

其中，为水平电场强度，I为高频发射机的电流强度；σ为大地电导率；为两发射电极之间的长度；r为发射端到接收端的收发距离可得出以下结论：现有技术中，由于发射端和接收端距离较远，通常为10Km，为了保证发射电极的信噪比，大小通常为1～3Km，而本实用新型由于发射端和接收端的距离较近，通常为1.5～3Km，所以大小为200～400m即可保证发射电极的信噪比。例如，现有技术中，为1Km，r为10Km，取90°；本实用新型，为0.2Km，r为2Km，取90°，相同电流下，则本实用新型的水平电场强度较现有技术强25倍。的长度与发射电感成正比，越短，感抗越小，高频时，发射的电流更大。

本实用新型一种可控源高频大地电磁仪器系统的具体实施，可能涉及到实用软件，但所使用的软件均是本领域技术人员最常用的软件，并且，并非专利申请权利要求所要保护的范围。

最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等统计数的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (5)

1.一种可控源高频大地电磁仪器系统，其特征在于，包括发射端和接收端，所述接收端设置在所述发射端的发射电极中垂线电磁场量测范围内且收发距离为1.5～3Km的区域内；所述发射电极中垂线电磁场量测范围是以发射电极中垂线为中心水平线的60°扇形范围；

所述发射端包括一个高频发射机和电源，所述电源与所述高频发射机连接，所述高频发射机包括H桥、控制器、电流采集器、霍尔传感器和GPS，所述控制器分别与所述GPS、H桥以及电流采集器连接，所述H桥通过连接线分别与两个发射电极连接，其中一根连接发射电极的连接线通过所述霍尔传感器与所述电流采集器连接；两个发射电极的距离为200～400m；所述接收端包括一个或多个接收机，每个接收机有3个或4个接收电极，每个接收电极均在同一线上且与两个发射电极的方向平行。

2.根据权利要求1所述的一种可控源高频大地电磁仪器系统，其特征在于，所述接收电极之间的距离为10～30m。

3.根据权利要求1所述的一种可控源高频大地电磁仪器系统，其特征在于，所述电源为串联的蓄电池或发电机与整流器的串联结构。

4.根据权利要求1所述的一种可控源高频大地电磁仪器系统，其特征在于，所述接收机与磁探头连接，所述磁探头在水平方向垂直于所述接收电极方向。

5.根据权利要求1所述的一种可控源高频大地电磁仪器系统，其特征在于，所述高频发射机发射的频率范围为4Hz～81.92KHz。