主动场补偿式数字超低频电磁传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于大地电磁测深的主动场补偿式数字超低频电磁传感器，是由传感器封头、SD卡槽、采集仪器仓、垫块、感应线圈组、传感器外壳、传感器屏蔽层、磁芯棒支架等组成。本发明专利技术用高性能CPU作主控制器，实现了低频弱信号条件下的高精度数据采集，并将采集的数据实时存储到SD卡中。在数据采集的过程中CPU根据实时测量的温度及振动数据启动主动补偿系统，对采集的信号进行实时自动补偿，有效地克服了环境温度及振动对测试数据造成的影响。具有补偿能力范围宽、数字化输出等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于大地电磁测深(MT)法中使用的电磁传感器，尤其是在该传感器中设置主动场补偿系统，可以实现温度及振动对电磁传感器性能影响的自动补偿，同时内部设置有高精度宽频带数据采集系统，将电磁传感器接收的模拟信号转换成数字信号。
技术介绍
：随着地球科学的发展以及人类对资源的需求不断增长，进行地球深部探测来研究大陆演化奥秘，寻找更多资源，进行环境保护，是当代地球科学的主要任务。地球物理观测是进行地球深部探测的重要方法技术，其中的大地电磁测深(MT)是研究地球深部电性结构的主要地球物理方法。随着电子技术的飞速发展和数据资料处理和解释手段进一步发展，该方法已经成为深部地球物理探测不可替代的地球物理方法之一，被广泛地应用于油气勘探、矿产资源勘探等领域。大地电磁测深法(MT)是以天然的平面电磁波作为场源，通过观测相互正交的电磁场分量来探测地下不同深度介质的导电性结构。其基本原理是依据不同频率的电磁波在导电介质中具有不同趋肤深度，在地表通过测量不同频率电磁响应序列，经过相关的处理得出被测区域不同深度下的电性结构，从而实现勘探目的。虽然大地电磁探测已经成为深部地球物理探测的一种主要方法技术，但仍有许多技术问题需要进一步研究与解决，特别是作为该方法中关键设备的电磁传感器。由于大地电磁测深法(MT)是一种以天然交变电磁场为场源的电磁勘探法，与其它有源的电磁勘探方法相比(CSAMT法、TEM法)，这种天然的交变电磁场信号极其微弱。在采集过程中电磁传感器内部的磁芯材料、感应线圈以及放大电路容易受到外界环境温度、振动等影响，导致电磁传感器的性能发生改变，从而导致测量的电磁场幅值和相位出现较大的误差。这种由于电磁传感器性能发生改变而产生测量误差，是没有办法利用数字处理技术加以消除。针对上述问题，本专利技术将在电磁传感器内部设置一个主动场补偿系统，根据实时测量的温度及振动(强度及频率)等对电磁传感器的输出进行实时修正，实现电磁传感器输出的动态补偿。同时该装置内部设置有高精度、宽频带数据采集系统，实现传感器采集信号的数字化。
技术实现思路
：本专利技术的目的就是针对上述问题，提供一种用于大地电磁测深(MT)的具有主动场补偿式数字超低频电磁传感器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：主动场补偿式数字超低频电磁传感器，是由传感器外壳6和两端分别固定有传感器封头1组成封闭的桶状结构，左端传感器封头1内设有SD卡槽2，靠近传感器外壳6设有限位左垫块4的支架，左垫块4左侧与左端传感器封头1内侧之间为采集模块仓3，采集模块仓3内装有采集模块，右端传感器封头1内测装有右垫块4，右端传感器封头1外端设有凹槽，传感器外壳6内由外向里平行外壳长轴方向装有传感器屏蔽层7、感应线圈组5、磁棒9和磁芯棒支架8，左垫块和右垫块对感应线圈组5和传感器屏蔽层7限位构成。采集模块是由标定线圈10经标定放大器11和16BitD/A模块12与主处理器24连接，主感应线圈13经高精度放大器14和24BitA/D模块15与主处理器24连接，主动磁场补偿线圈16经补偿电流电路17和补偿电源18与主处理器24连接，微震加速度传感器19经拾震放大器20和16BitA/D模块21与主处理器24连接，.温度传感器22经温度补偿电路23与主处理器24连接，GPS授时模块25、SD卡26和IO接口27分别与主处理器24连接，IO接口27与485接口28连接，补偿电流电路17与主处理器24连接，磁棒9分别与标定线圈10、主感应线圈13和主动磁场补偿线圈16连接构成。有益效果：现有的的大地电磁法(MT)采用的是模拟传感器，需要有专门的采集仪器才能工作。本专利技术将小型化、高性能信号采集装置与电磁传感器结合在一起，构建成数字式电磁传感器，这样不但可以极大地减少野外工作负担，而且也有效地避免外围电缆线感应电磁场造成的噪声。另外传感器内部设置有主动电磁场补偿系统，根据实时测量的温度及振动数据启动主动补偿系统，对采集的信号进行实时自动补偿，有效地克服了环境温度及振动对测试数据造成的影响。该电磁传感器局域测试精度高、频带范围宽、补偿范围宽及设备轻便等优点。主动补偿系统利用振动和温度测试系统的数据，在探头内部创建一个幅值相同相位相反的主动补偿磁场，以此抵消由于温度及振动产生的干扰，实现电磁传感器的主动补偿功能。附图说明图1为动场补偿式数字超低频电磁传感器结构图。图2为图1中采集模块仓3中装有的采集模块结构框图1.传感器封头，2.SD卡槽，3.采集模块仓，4.垫块，5.感应线圈组，6.传感器外壳，7.传感器屏蔽层，8.磁芯棒支架，9.磁棒，10.标定线圈，11.标定放大器，12.16BitD/A模块，13.主感应线圈，14.高精度放大器，15.24BitA/D模块，16.主动磁场补偿线圈，17.补偿电流电路，18.补偿电源，19.微震加速度传感器，20.拾震放大器，21.16BitA/D模块，22.温度传感器，23.温度补偿电路，24.CPU主处理器，25.GPS授时模块，26.SD卡，27.IO接口，28.485接口具体实施方式：下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说详细明：主动场补偿式数字超低频电磁传感器，是由传感器外壳6和两端分别固定有传感器封头1组成封闭的桶状结构，左端传感器封头1内设有SD卡槽2，靠近传感器外壳6设有限位左垫块4的支架，左垫块4左侧与左端传感器封头1内侧之间为采集模块仓3，采集模块仓3内装有采集模块，右端传感器封头1内测装有右垫块4，右端传感器封头1外端设有凹槽，传感器外壳6内由外向里平行外壳长轴方向装有传感器屏蔽层7、感应线圈组5、磁棒9和磁芯棒支架8，左垫块和右垫块对感应线圈组5和传感器屏蔽层7限位构成。采集模块是由标定线圈10经标定放大器11和16BitD/A模块12与主处理器24连接，主感应线圈13经高精度放大器14和24BitA/D模块15与主处理器24连接，主动磁场补偿线圈16经补偿电流电路17和补偿电源18与主处理器24连接，微震加速度传感器19经拾震放大器20和16BitA/D模块21与主处理器24连接，.温度传感器22经温度补偿电路23与主处理器24连接，GPS授时模块25、SD卡26和IO接口27分别与主处理器24连接，IO接口27与485接口28连接，补偿电流电路17与主处理器24连接，磁棒9分别与标定线圈10、主感应线圈13和主动磁场补偿线圈16连接构成。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动场补偿式数字超低频电磁传感器，是由传感器外壳(6)和两端分别固定有传感器封头(1)组成封闭的桶状结构，其特征在于，左端传感器封头(1)内设有SD卡槽(2)，靠近传感器外壳(6)设有限位左垫块(4)的支架，左垫块(4)左侧与左端传感器封头(1)内侧之间为装有采集模块的采集模块仓(3)，右端传感器封头(1)内测装有右垫块(4)，右端传感器封头(1)外端设有凹槽，传感器外壳(6)内由外向里平行外壳长轴方向装有传感器屏蔽层(7)、感应线圈组(5)、磁棒(9)和磁芯棒支架(8)，左垫块和右垫块对感应线圈组(5)和传感器屏蔽层(7)限位构成。

【技术特征摘要】
1.一种主动场补偿式数字超低频电磁传感器，是由传感器外壳(6)和两端分
别固定有传感器封头(1)组成封闭的桶状结构，其特征在于，左端传感器封头(1)
内设有SD卡槽(2)，靠近传感器外壳(6)设有限位左垫块(4)的支架，左垫块(4)
左侧与左端传感器封头(1)内侧之间为装有采集模块的采集模块仓(3)，右端传感
器封头(1)内测装有右垫块(4)，右端传感器封头(1)外端设有凹槽，传感器外壳(6)
内由外向里平行外壳长轴方向装有传感器屏蔽层(7)、感应线圈组(5)、磁棒(9)和
磁芯棒支架(8)，左垫块和右垫块对感应线圈组(5)和传感器屏蔽层(7)限位构成。
2.按照权利要求1所述的主动场补偿式数字超低频电磁传感器，其特征在
于，采集模块是由标定线圈(10)经标定放大器(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓培，牛建军，翟松涛，杜立志，邱建慧，
申请(专利权)人：吉林大学，骄鹏科技北京有限公司，上海骄鹏工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22