異常體方位識(shí)別的瞬變電磁測(cè)量裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及異常體方位識(shí)別的瞬變電磁測(cè)量裝置，包括發(fā)射線圈、雙接收線圈和固定裝置；所述雙接收線圈由第一接收線圈和第二接收線圈構(gòu)成，兩者保持間距且平行對(duì)稱(chēng)固定于所述固定裝置的兩個(gè)相互對(duì)應(yīng)的面上，并經(jīng)各自的通道與接收機(jī)連接。所述第一接收線圈和第二接收線圈的繞制方向相同。所述固定裝置為多邊形柱狀體，其上至少有兩個(gè)面相互平行。本實(shí)用新型一方面，平行雙接收線圈設(shè)計(jì)，其中一接收線圈為針對(duì)探測(cè)方向測(cè)量使用，另一接收線圈為分辨反方向感應(yīng)信號(hào)，可分辨全空間效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)全空間條件下對(duì)異常體方位的判別；另一方面，本實(shí)用新型裝置能提高現(xiàn)場(chǎng)施工工作效率，大大減少后期數(shù)據(jù)處理工作量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】異常體方位識(shí)別的瞬變電磁測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種瞬變電磁接收線圈技術(shù)，特別是用于實(shí)現(xiàn)全空間條件下對(duì)地層中異常體方位識(shí)別的瞬變電磁測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)的間隙期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)的方法。該方法具有對(duì)低阻含水體特別靈敏、受體積效應(yīng)影響小、縱橫向分辨率高等特點(diǎn)，非常適用于煤礦巷道、隧道工程等超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。
[0003]但在地下礦井(鉆孔)或隧道中，用瞬變電磁法對(duì)不良地質(zhì)體進(jìn)行探測(cè)時(shí)，與在地表對(duì)地表下進(jìn)行探測(cè)截然不同。前者屬于地下全空間反演，想要確定異常體的位置和范圍，需要考慮周?chē)臻g的綜合影響，在數(shù)據(jù)處理和反演計(jì)算時(shí)會(huì)產(chǎn)生假異常，且很難確定異常的具體空間方位(前后、左右、頂?shù)装?，如在巷道測(cè)量中，當(dāng)在一幫(如左幫)探測(cè)到異常體后，我們不能草率確定異常體就在左幫，需要對(duì)右?guī)驮龠M(jìn)行一次探測(cè)后綜合確定，這樣既影響施工效率，又增大了后期數(shù)據(jù)處理的工作量。在實(shí)際探測(cè)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤判的現(xiàn)象，這也是目前瞬變電磁法勘探中存在的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，因此，需要設(shè)計(jì)一個(gè)新的探測(cè)裝置來(lái)解決此問(wèn)題，其研究意義重大。同理，在地面電磁場(chǎng)測(cè)量中，需要判斷被動(dòng)源或感應(yīng)源是來(lái)自地下的輻射還是空中的雷電，具有類(lèi)似的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提出一種能判定全空間范圍內(nèi)異常體方位并能提高工作效率的瞬變電磁測(cè)量裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:異常體方位識(shí)別的瞬變電磁測(cè)量裝置，包括發(fā)射線圈、雙接收線圈和固定裝置；所述雙接收線圈由第一接收線圈和第二接收線圈構(gòu)成，兩者保持間距且平行對(duì)稱(chēng)固定于所述固定裝置的兩個(gè)相互對(duì)應(yīng)的面上，并經(jīng)各自的通道與接收機(jī)連接。
[0006]所述發(fā)射線圈置于所述雙接收線圈兩端上方；所述第一接收線圈和第二接收線圈的繞制方向相同。
[0007]所述雙接收線圈采用PCB線圈板，所述PCB線圈板上的覆銅蝕刻線圈形狀為不閉合的圓形或方形。
[0008]所述固定裝置為多邊形柱狀體，其上至少有兩個(gè)面相互平行。
[0009]本實(shí)用新型對(duì)異常體方位的識(shí)別方法，包括以下步驟:
[0010](I)激勵(lì)電源對(duì)發(fā)射線圈進(jìn)行激勵(lì)，發(fā)射電流激發(fā)建立的一次磁場(chǎng)在空間對(duì)稱(chēng)位置反向，一次磁場(chǎng)方向與對(duì)稱(chēng)放置的單個(gè)接收線圈的空間相對(duì)位置關(guān)系相同；伴隨電流關(guān)斷過(guò)程，兩接收線圈測(cè)量得到的一次磁場(chǎng)電壓信號(hào)相位一致；
[0011](2)在某一側(cè)方位有異常體存在的情況下，單個(gè)接收線圈感生出的二次磁場(chǎng)與同側(cè)一次磁場(chǎng)同向，則與對(duì)側(cè)一次磁場(chǎng)反向，這就使得兩個(gè)接收線圈測(cè)量得到二次磁場(chǎng)電壓信號(hào)相位相反；
[0012](3)靠近異常體一側(cè)的二次場(chǎng)強(qiáng)絕對(duì)值要高于另一側(cè)場(chǎng)強(qiáng)絕對(duì)值，測(cè)到的二次場(chǎng)強(qiáng)差與異常體距離成反比，滿(mǎn)足必奧-薩法爾定理；
[0013](4)第一接收線圈和第二接收線圈將接收到的信號(hào)通過(guò)各自通道傳送至接收機(jī)，接收機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相位與場(chǎng)強(qiáng)分析可判定異常體的方位和距離。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果:一方面，平行雙接收線圈設(shè)計(jì)，其中一接收線圈為針對(duì)探測(cè)方向測(cè)量使用，另一接收線圈為分辨反方向感應(yīng)信號(hào)，可分辨全空間效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)全空間條件下對(duì)異常體方位的判別；另一方面，本實(shí)用新型裝置能提高現(xiàn)場(chǎng)施工工作效率，大大減少后期數(shù)據(jù)處理工作量。不僅可在鉆孔內(nèi)對(duì)異常體進(jìn)行定位，也可在巷道內(nèi)對(duì)左右?guī)汀㈨數(shù)装鍍?nèi)異常體方位進(jìn)行判定。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是實(shí)施例一的發(fā)射、接收線圈裝置圖。
[0017]圖3是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)易示意圖。
[0018]圖4是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)所得的感應(yīng)電壓衰減曲線圖。
[0019]圖中，1.第一接收線圈，2.第二接收線圈，3.固定裝置，4.第一通道，5.第二通道，
6.發(fā)射線圈，7.鐵塊。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例一:如圖1所示，本實(shí)用新型包括雙接收線圈和安裝雙接收線圈的固定裝置3。雙接收線圈由第一接收線圈I和第二接收線圈2組成，兩者在安放時(shí)，相互平行放置，并留有一定的距離；固定裝置3為一多面柱狀體，其中至少有兩個(gè)面相互平行，以保證雙接收線圈能夠平行放置。當(dāng)激勵(lì)電源對(duì)發(fā)射線圈進(jìn)行激勵(lì)后，將相互平行且對(duì)稱(chēng)設(shè)置的第一接收線圈I和第二接收線圈2采集到的信號(hào)通過(guò)第一通道4和第二通道5傳送至接收機(jī)。
[0022]實(shí)施例二:與實(shí)施例一的不同之處在于雙接收線圈的繞制方式可多樣，如采用PCB線圈板，其中PCB線圈板上的覆銅蝕刻線圈可繞成不閉合的圓形或方形。
[0023]實(shí)施例三:與實(shí)施例一的不同之處在于施工場(chǎng)地為掘進(jìn)巷道，且發(fā)射線圈與接收線圈的擺置方式不同:發(fā)射線圈與接收線圈采用共中心點(diǎn)形式擺放，兩個(gè)接收線圈相互平行擺放。它對(duì)巷道左右?guī)?、頂?shù)装瀹惓ｓw定位具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
[0024]如圖3所示，其為利用本實(shí)用新型裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)易示意圖。第一接收線圈與第二接收線圈平行放置，在第一接收線圈的一側(cè)放置一個(gè)鐵塊7，鐵塊與第一接收線圈保持一定的距離，用第一接收線圈和第二接收線圈同時(shí)對(duì)鐵塊7進(jìn)行探測(cè)。本試驗(yàn)的探測(cè)原理為:當(dāng)激勵(lì)電源對(duì)發(fā)射線圈進(jìn)行激勵(lì)后，第一接收線圈和第二接收線圈均接收到鐵塊的感應(yīng)信號(hào)，且感應(yīng)信號(hào)分別通過(guò)第一通道4、第二通道5傳送至接收機(jī)。由于在電源關(guān)斷后，第一接收線圈和第二接收線圈接收到的一次場(chǎng)的方向相反，而接收到的鐵塊的感應(yīng)信號(hào)(二次場(chǎng))方向同向，因此，如果在一側(cè)放異常，同側(cè)第一接收線圈感應(yīng)得到的二次場(chǎng)信號(hào)與其感應(yīng)的一次場(chǎng)同號(hào)，另一側(cè)第二接收線圈感應(yīng)得到的二次場(chǎng)信號(hào)與其感應(yīng)的一次場(chǎng)異號(hào)。
[0025]如圖4所示，其為通過(guò)本實(shí)用新型裝置所測(cè)的感應(yīng)電壓衰減曲線圖，其中，a為第一接收線圈對(duì)測(cè)點(diǎn)一鐵塊7測(cè)量得到的感應(yīng)電壓衰減曲線，b為第二接收線圈對(duì)測(cè)點(diǎn)一鐵塊7測(cè)量得到的感應(yīng)電壓衰減曲線。從上圖可以明顯看出:
[0026](I)兩組數(shù)據(jù)在279.2μ s以前，感應(yīng)電壓的大小大致相等(在一個(gè)數(shù)量級(jí)之內(nèi))。且在279.2μ s以前，兩組數(shù)據(jù)的衰減幅度，趨勢(shì)也大致相當(dāng)。
[0027](2)在279.2 μ s以后，正對(duì)鐵塊的線圈I接收到的感應(yīng)電壓衰減信號(hào)保持衰減趨勢(shì)，而在這之后，線圈2接收到的感應(yīng)電壓信號(hào)驟然下降為負(fù)值，晚期信號(hào)表現(xiàn)為負(fù)向衰減特征；
[0028]其中，(I) (2)說(shuō)明了對(duì)同一測(cè)點(diǎn)測(cè)量時(shí)，平行設(shè)置的第一接收線圈I和第二接收線圈2通過(guò)其測(cè)量到的時(shí)間-感應(yīng)電壓曲線形態(tài)，能夠有效的辨別出小鐵塊相對(duì)于第一接收線圈I和第二接收線圈2的位置(左右關(guān)系)。因此，在工程應(yīng)用中能夠有效的探測(cè)出異常相對(duì)于線圈的左右位置關(guān)系，有很好的工程勘探應(yīng)用價(jià)值。
[0029]本實(shí)用新型具體在實(shí)施過(guò)程中，一是要根據(jù)實(shí)際工作需要，確定發(fā)射線圈和雙接收線圈的擺放位置，發(fā)射、接收線圈的匝數(shù)、邊長(zhǎng)等參數(shù)，雙接收線圈相互平行放置，并留一定的距離，雙接收線圈的繞制方向相同，且以中心軸線對(duì)稱(chēng)放置；二是要根據(jù)工作需要，確定固定裝置的形狀，固定裝置可為任意形狀，只要保證雙接收線圈能夠平行放置即可；確定好后，將平行雙接收線圈安裝于固定裝置上。
[0030]上述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例而已，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型有多種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的發(fā)明思想和原則之內(nèi)，作出任何修改，等同替換，改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.異常體方位識(shí)別的瞬變電磁測(cè)量裝置，其特征在于:包括發(fā)射線圈、雙接收線圈和固定裝置；所述雙接收線圈由第一接收線圈和第二接收線圈構(gòu)成，兩者保持間距且平行對(duì)稱(chēng)固定于所述固定裝置的兩個(gè)相互對(duì)應(yīng)的面上，并經(jīng)各自的通道與接收機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異常體方位識(shí)別的瞬變電磁測(cè)量裝置，其特征在于:所述發(fā)射線圈置于所述雙接收線圈兩端上方；所述第一接收線圈和第二接收線圈的繞制方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異常體方位識(shí)別的瞬變電磁測(cè)量裝置，其特征在于:所述固定裝置為多邊形柱狀體，其上至少有兩個(gè)面相互平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異常體方位識(shí)別的瞬變電磁測(cè)量裝置，其特征在于:所述雙接收線圈采用PCB線圈板，所述PCB線圈板上的覆銅蝕刻線圈形狀為不閉合的圓形或方形。
【文檔編號(hào)】G01V3/10GK203480046SQ201320579633
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】周官群, 潘樂(lè)荀, 陳雨升, 陳光明, 戚俊, 任云, 李張鵬, 劉家蓮 申請(qǐng)人:安徽惠洲地下災(zāi)害研究設(shè)計(jì)院