一种频率域航空极低频电磁法制造技术

本发明专利技术提出一种新型频率域航空极低频电磁方法，利用地面大功率发射台发射的极低频电磁信号，通过运载工具搭载磁传感器在目标区上空同步接收发射台的磁信号方法对目标进行识别。该方法克服了目前的频率域航空电磁法探测深度浅、设备笨重、施工要求苛刻、经济成本高等缺点，兼顾了航空甚低频法和航空天然电磁场法的优点，是一种具备探测深度深、施工条件简便、设备轻便、可操作性强、经济成本低等优点的新型频率域航空电磁法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地球物理学电磁探测领域，可以广泛用于资源勘查、地质调查(区域岩性和构造地质填图)、水文环境勘查以及水下目标探测等各个领域。
技术介绍
频率域航空电磁法是航空物探常用的测量方法之一，具有速度快、成本低、通行性好、可大面积覆盖、可用于海域等优势，尤其是在运积层或植被发育的覆盖地区，它更具有一般勘探手段难以达到的效果。目前，频率域航空电磁法广泛应用于铁铜及多金属和贵金属矿产普查，地下水资源调查，国土资源调查，海水入浸调查，浅海水深探测，海冰厚度探测，石墨、泥煤等非金属矿产普查，还有地面物化探方法不易进入或地质效果不易发挥的沙漠、草原、森林、村镇地区的资源调查工作等领域。频率域航空电磁法基本采用直升机拖吊的大吊舱形式，一般有多组不同方向组合的发射和接收线圈，固定安装在吊舱中，工作频率在三种以上。目前频率域航空电磁法存在以下几个问题：(1)频率域航空电磁法所需的发射场源设备的体积和重量都较大，运载工具需用体型较大的有人驾驶直升机或固定翼飞机，在施工过程需具备良好的起降条件，如固定翼飞机则需要机场；频率域航空电磁法所需的发射场源和观测设备同时布设在飞机上时，往往需要部分改变飞机结构，影响飞机的稳定性。(2)频率域航空电磁法的发射频率和功率受飞机尺度限制，频率较高，探测深度小，约在几百米，并且探测深度与飞机的飞行高度、收发距有关，飞行高度越低、收发距越大，探测深度也越大；目前，最大收发距(由飞机本身的尺寸决定)约为8m，其最大勘探深度约250m。为了提高频率域航空电磁法的探测深度，同时降低经济成本，国内外技术人员研究发展了航空甚低频法(VLF，频率范围3kHz－30kHz)和航空天然电磁场法，但航空甚低频法存在信号频率单一，不可控(由各个国家的VLF台发射)，信噪比低的缺点，而航空天然电磁场法存在天然电磁场随机性很大，难以有效地观测的缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，现有频率域航空电磁法设备的体积和重量都较大，并且探测深度受飞机的飞行高度限制等缺陷，提出一种频率域航空极低频电磁法。本专利技术的技术方案是，一种频率域航空极低频电磁法，包括的步骤有，步骤1，利用地面大功率发射台发射所需的极低频电磁信号；步骤2，航空磁信号接收设备搭载在无人机等运载工具上同步接收所述的极低频磁信号(一次场)和由目标体电磁感应产生的二次场磁信号；步骤3，根据大功率发射台电磁信号传播模型，计算所述的极低频磁信号(一次场)分布情况；步骤4，从接收的磁信号中剔除所述的一次场极低频磁信号，得到目标体电磁感应产生的二次场磁信号分布图；步骤5，根据目标体电磁感应产生的二次场磁信号，进行目标识别。本专利技术所述大功率发射台，是指发射功率达几百千瓦，其发射信号可以覆盖上千公里以上，信噪比满足航空测量要求。所述大功率发射台主要由激励器、信号处理器、发射机、天线匹配调谐器和天线组成，其中，激励器负责生成合适的激励信号；信号处理器负责将激励器生成的激励载波小信号进行检测、处理、保护和分路；发射机负责将待发射的激励信号放大到所需的功率；匹配调谐器负责根据工作频率的不同，实现发射机与天线负载之间的最佳匹配，最后把信号通过天线辐射出去。我国正在建设的极低频探地(WEM)工程(国家重大科学技术基础设施建设项目)所使用的大功率发射台，有两条发射天线，东西天线长80km，南北天线长60km，各配备1部500kW发射机，可在0.1－300Hz频率范围内提供稳定、高信噪比的电磁信号。所述大功率发射台发射的极低频电磁信号，分为单频信号和多频信号两种方式，多频信号采用伪随机编码方式发射，可同时发射多个不同频率信号，并且信号强度基本保持一致。所述航空磁接收设备采用飞机或无人机作为运载工具，在目标探测区上方按设计路线低空飞行接收地面大功率发射台磁信号；由于极低频电磁信号通过“地－电离层”传播，信号衰减小。大功率发射台信号可覆盖范围几千公里，目标探测区可以距离大功率发射台很远，可以根据接收信号频率和信噪比要求，从几百公里至几千公里范围内进行选择。所述航空磁接收设备接收的磁信号包括大功率发射台发出的一次场极低频磁信号和目标(例如各种地质体)电磁感应产生二次场磁信号；由于发射源是已知的，可以通过建模或测量方式计算出一次场磁信号的大小，可从航空磁接收设备接收的磁信号中减去一次场极低频磁信号，得到二次场磁分量分布图，二次场磁分量分布图可以直接用于目标体异常的识别。选择合适的地电模型，可以将二次场磁信号进行视电阻率和视深度转换，得到视电阻率深度剖面，与地质资料和其它物探方法相结合，应用于资源勘查、地质调查、水文环境勘查以及水下目标探测，进行目标识别的步骤。本专利技术的有益效果是：应用地面大功率发射台发射的极低频电磁信号，飞行工具只需携带磁接收设备，重量轻，可以用小型无人机代替有人飞机；在施工中，不需考虑飞机起降条件，施工简便，成本大幅下降；发射台可以同时发射多个频率信号，信号稳定、信噪比高，探测更深更精确，有利于较深层矿产资源勘查、基础地质调查、油气勘查、水文环境勘查以及水下目标探测等。本专利技术提出的频率域航空极低频电磁法克服了目前的频率域航空电磁法探测深度浅、设备笨重、施工要求苛刻、经济成本高等缺点，兼顾了航空甚低频法和航空天然电磁场法的优点，是一种具备探测深度深、施工条件简便、设备轻便、可操作性强、经济成本低等优点的新型频率域航空电磁法。附图说明图1为本专利技术所述的大功率发射台结构示意图；图2为本专利技术中大功率发射台发出的多频信号采用5频波伪随机编码波形图；图3为本专利技术的一种实施例中WEM台发出的30Hz发射频率信号覆盖范围图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。1、极低频电磁信号发射流程如图1所示，所述大功率发射台主要由激励器、信号处理器、发射机、天线匹配调谐器和天线组成，其中，激励器负责生成合适的激励信号；信号处理器负责将激励器生成的激励载波小信号进行检测、处理、保护和分路；发射机负责将待发射的激励信号放大到所需的功率；匹配调谐器负责根据工作频率的不同，实现发射机与天线负载之间的最佳匹配，最后把信号通过天线辐射出去。以下为在一个实施例中，本专利技术所述的大功率发射台采用WEM台的具体实施情况。2、发射信号确定每个区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率域航空极低频电磁法，包括的步骤有，步骤1，利用地面大功率发射台发射所需的极低频电磁信号；步骤2，航空磁信号接收设备搭载在无人机等运载工具上同步接收所述的极低频磁信号(一次场)和由目标体电磁感应产生的二次场磁信号；步骤3，根据大功率发射台电磁信号传播模型，计算所述的极低频磁信号(一次场)分布情况；步骤4，从接收的磁信号中剔除所述的一次场极低频磁信号，得到目标体电磁感应产生的二次场磁信号分布图；步骤5，根据目标体电磁感应产生的二次场磁信号，进行目标识别。

【技术特征摘要】
1.一种频率域航空极低频电磁法，包括的步骤有，
步骤1，利用地面大功率发射台发射所需的极低频电磁信号；
步骤2，航空磁信号接收设备搭载在无人机等运载工具上同步接收所述
的极低频磁信号(一次场)和由目标体电磁感应产生的二次场磁信号；
步骤3，根据大功率发射台电磁信号传播模型，计算所述的极低频磁信
号(一次场)分布情况；
步骤4，从接收的磁信号中剔除所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓贤军，陆建勋，闫建峰，郭锐，张佳炜，王平，朱毅超，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11