电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置及方法，包括发送机、一个发送线圈、信号调理模块和接收机，发送机的两个发送输出端与发送线圈的两端连接，其特征在于：还包括n个接收线圈，n个接收线圈组成接收线圈模块，接收线圈模块与信号调理模块连接，信号调理模块输出端组与接收机连接；接收线圈模块设置在发送线圈的边缘处，二者部分交集，发送线圈的部分正投影和接收线圈模块的部分正投影相重合。有益效果：消除了常规接收线圈一次场和二次场混叠现象；接收信号动态范围减小，解决了接收弱二次场信号困难的问题；应用范围广；一体化系统，使用方便；操作方便、调节效果精准可靠。

Primary field weak coupling receiving device and method for electromagnetic prospecting

The invention discloses an electromagnetic method to the exploration of a weak coupling field receiving device and method, including the transmitter, a receiving coil, a signal conditioning module and receiver, two ends of transmission output transmitter end and the transmitting coil connection, which comprises a n receiving coil, N receiving coil. The receiving coil module, receiving coil module is connected with the signal conditioning module, signal conditioning module output terminal unit connected with the receiver; the receiver coil module is arranged on the edge of the transmission coil, the two part is the projection of intersection, projection part of the transmitting coil and receiving coil module coincide. The beneficial effect of eliminating the conventional receiver coil primary field and two field aliasing; signal dynamic range decreases, solves the difficult problem of receiving weak signals two times field; a wide range of applications; integrated system, convenient use; convenient operation, accurate and reliable adjustment effect.

【技术实现步骤摘要】
电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置及方法
本专利技术涉及电磁法勘探
，具体的说是一种电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置及方法。
技术介绍
电磁法勘探目前已经广泛应用于矿产勘探、工程地质勘探、地下水资源、地下管线和环境地质勘探等领域，其中常用的有频率域电磁法与时间域电磁法，采用电磁发送机产生激励一次场，通过接收机采集地质体感应的二次场，通过分析二次场，探测地质体结构。但是，现有技术中，电磁法勘探仍然存在以下不足：(1)、发送线圈和接收线圈之间存在互感，接收线圈感应到的信号不仅有接收机采集的二次场信号，还混叠有电磁发送机产生激励一次场，存在一次场与二次场混叠问题；(2)、由于一次场信号幅值大，二次场幅值小，要在一次场背景下分辨出二次场是非常困难的，接收信号波动范围大，接收二次场信号困难的问题；(3)、常规小线框同点装置发送和接收线圈匝数多，互感影响强烈，常规小线框同点装置可靠性差，难以得到实际应用；(4)、发送和接收是相对独立的两个系统，勘探时相对位置不定，互感变化大，对信号的畸变不确定，导致检测数据误差大，且使用不便。如专利授权号为ZL200720151836.7的“一种瞬变电磁仪”，能够在供电期间和关断后很短时间内消除一次场的影响，但在开关切换后，互感依然存在，依然存在信号混叠问题，另外，采用4个开关，结构复杂，开关的切换对接收信号会产生不良影响。(5)、专利授权号为2010101145349的“一种电磁法勘查的发送接收一体化方法及装置”能够通过调节布置在发射线圈内、外接收线圈的匝数实现一次场的消除，但是这种调节方式依赖匝数的配合，容易出现非整数匝而导致一次场消除的精准度较低，而且这种集中式绕制的接收线圈自感较大，容易造成接收信号的畸变。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种适用于电磁法勘查的发送接收一体化的装置及方法，抵消发送线圈和接收线圈之间的互感影响，达到消除电磁发送机产生的激励一次场影响的目的。为达到上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，包括发送机、一个发送线圈、信号调理模块和接收机，所述发送机的两个发送输出端与所述发送线圈的两端连接，其关键在于：还包括n个接收线圈，所述n个接收线圈组成接收线圈模块，所述接收线圈模块与所述信号调理模块连接，所述信号调理模块输出端组与所述接收机连接；所述接收线圈模块设置在所述发送线圈的边缘处，二者部分交集，所述发送线圈的部分正投影和所述接收线圈模块的部分正投影相重合。通过上述设计，n个接收线圈设置在发送线圈的边缘处，二者部分交集，接收线圈内部有两个方向的磁力线穿过，可达到抵消的作用，使发送线圈产生穿过接收线圈的磁通为零，消除发送线圈产生的依次场的作用，提高了接收线圈的检测精度。其中，发送线圈或为圆形或为方形或为椭圆形或为多边形线圈。接收线圈或为方形或为椭圆形或为多边形线圈或为圆形等。进一步的技术方案为，所述n个接收线圈位于同一平面并且均匀分布在接收线圈边缘。通过设置在同一平面，则每个接收线圈内穿过的磁通相同，每个接收线圈的检测数据均相同，并且发送线圈和接收线圈保持一定的距离，以保证接收线圈和发送线圈不接触，降低相互干扰产生的误差。再进一步的技术方案为，所述接收线圈模块接收线圈内部通过的所述发送线圈发出的磁通可调。通过上述技术方案，当穿入和穿出接收线圈的磁力线不等时，可调节接收线圈和发送线圈之间的交集区域面积，或者调节接收线圈和发送线圈的相对高度。作为一种技术方案为，所述接收线圈模块为接收线圈阵列，该接收线圈阵列是由n个独立工作的n个接收线圈组成，所有接收线圈导线绕制方向一致。采用上述技术方案，n个接收线圈相互独立，互补影响，各自进行接收。独立效果好，相互干扰小。再进一步地，或者有n个接收线圈均匀设置在所述发送线圈的边缘处，n个接收线圈都与所述发送线圈部分交集；在检测过程中，调节接收线圈磁通时，可分别调节n个接收线圈，实现调节。或者有n-1个接收线圈均匀设置在所述发送线圈的边缘处，一个接收线圈完全位于所述发送线圈内；在检测过程中，调节接收线圈磁通时，发送线圈内部的磁力线数量密集，磁通大，粗调时，可调节位于发送线圈内的接收线圈，精调时，则调节发送线圈的边缘处n-1个接收线圈。或者有n-1个接收线圈均匀设置在所述发送线圈的边缘处，一个接收线圈完全位于所述发送线圈外；由于发送线圈磁力线数量少，磁通小，则可通过设置在发送线圈外的接收线圈实现精调。或者有n-2个接收线圈均匀设置在所述发送线圈的边缘处，一个接收线圈完全位于所述发送线圈内，另一个接收线圈完全位于所述发送线圈外。通过设置在发送线圈内的接收线圈进行粗调节，通过设置在发送线圈的边缘处n-2个接收线圈进行精调，再通过设置在发送线圈外的接收线圈进行进一步精调。再进一步描述，所述信号调理模块包括n个独立的信号调理电路，每个所述接收线圈连接有一个独立的信号调理电路，所述接收线圈起点端Am与对应所述信号调理电路的正输入端连接，所述接收线圈终点端Bm与对应所述信号调理电路的参考端连接。通过n个独立的信号调理电路分别对n个接收线圈接收的信号进行处理。作为另一种技术方案为，所述信号调理模块包括一个信号调理电路，所有所述接收线圈依次串联组成，其中首个接收线圈的起点端A1与所述信号调理电路的正输入端连接，所述最末端的接收线圈终点端Bn与对应所述信号调理电路的参考端连接。采用上述技术方案，n个接收线圈依次串联，设置在发送线圈边缘，并且该n个接收线圈通过一个信号调理电路进行接收信号调节，信号处理简单、方便。再进一步描述，所述接收线圈为带状线圈，该带状线圈呈环形，并绕所述发送线圈的边缘设置，二者部分交集，所述发送线圈的部分正投影和带状线圈的部分正投影相重合。上述方案中，接收线圈由一条导线绕制成带状，且带状线圈内圈部分设置在发送线圈内，外圈部分设置在发送线圈外，通过调节带状线圈与发送线圈的重叠部分，来调节磁通的大小。再进一步描述，所述信号调理电路的包括阻尼电阻R0、电压跟随器A1、运算放大器A2、输入电阻R1与反馈电阻R2；所述阻尼电阻R0的一端作为所述信号调理电路的参考端，所述参考端接地，所述阻尼电阻R0的另一端与所述电压跟随器A1的同相输入端连接，所述电压跟随器A1的同相输入端作为所述信号调理电路正输入端，所述电压跟随器A1的输出端与所述电压跟随器A1反相输入端连接；所述电压跟随器A1输出端与所述输入电阻R1的一端连接，所述输入电阻R1的另一端与所述运算放大器A2的反相输入端连接，所述运算放大器A2的正相输入端接所述参考端，所述运算放大器A2的输出端经所述反馈电阻R2与所述运算放大器A2反相输入端连接，所述运算放大器A2的输出端与所述接收机的一个正输入端连接，所述信号调理电路的参考端与所述接收机的公共参考端连接。采用上述技术方案，信号调理电路对接收线圈接收的信号进行处理。一种电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置的勘探方法，其关键在于包括以下步骤：S1：启动所述发送机，给所述发送线圈通以电流i(t)；S2：计算第m个接收线圈的一次场磁通ψm1(m＝1,2,…,n)其中：N1：发送线圈的总匝数；Nm：第m个接收线圈的总匝数；结构方案说明书应该补充说明，每个线圈可以是单或多匝；k：发送线圈的求和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，包括发送机(1)、一个发送线圈(2)、信号调理模块(4)和接收机(5)，所述发送机(1)的两个发送输出端与所述发送线圈(2)的两端连接，其特征在于：还包括n个接收线圈，所述n个接收线圈组成接收线圈模块(3)，所述接收线圈模块(3)与所述信号调理模块(4)连接，所述信号调理模块(4)输出端组与所述接收机(5)连接；所述接收线圈模块(3)设置在所述发送线圈(2)的边缘处，二者部分交集，所述发送线圈(2)的部分正投影和所述接收线圈模块(3)的部分正投影相重合。

【技术特征摘要】
1.一种电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，包括发送机(1)、一个发送线圈(2)、信号调理模块(4)和接收机(5)，所述发送机(1)的两个发送输出端与所述发送线圈(2)的两端连接，其特征在于：还包括n个接收线圈，所述n个接收线圈组成接收线圈模块(3)，所述接收线圈模块(3)与所述信号调理模块(4)连接，所述信号调理模块(4)输出端组与所述接收机(5)连接；所述接收线圈模块(3)设置在所述发送线圈(2)的边缘处，二者部分交集，所述发送线圈(2)的部分正投影和所述接收线圈模块(3)的部分正投影相重合。2.根据权利要求1所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述n个接收线圈位于同一平面。3.根据权利要求1所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述接收线圈模块(3)接收线圈内部通过的所述发送线圈(2)发出的磁通可调。4.根据权利要求1所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述接收线圈模块(3)为接收线圈阵列，该接收线圈阵列是由n个独立工作的n个接收线圈组成，所有接收线圈导线绕制方向一致。5.根据权利要求4所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：或者有n个接收线圈均匀设置在所述发送线圈(2)的边缘处，n个接收线圈都与所述发送线圈(2)部分交集；或者有n-1个接收线圈均匀设置在所述发送线圈(2)的边缘处，一个接收线圈完全位于所述发送线圈(2)内；或者有n-1个接收线圈均匀设置在所述发送线圈(2)的边缘处，一个接收线圈完全位于所述发送线圈(2)外；或者有n-2个接收线圈均匀设置在所述发送线圈(2)的边缘处，一个接收线圈完全位于所述发送线圈(2)内，另一个接收线圈完全位于所述发送线圈(2)外。6.根据权利要求4所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述信号调理模块(4)包括n个独立的信号调理电路，每个所述接收线圈连接有一个独立的信号调理电路，所述接收线圈起点端Am与对应所述信号调理电路的正输入端连接，所述接收线圈终点端Bm与对应所述信号调理电路的参考端连接。7.根据权利要求1所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述信号调理模块(4)包括一个信号调理电路，所有所述接收线圈依次串联组成，其中首个接收线圈的起点端A1与所述信号调理电路的正输入端连接，所述最末端的接收线圈终点端Bn与对应所述信号调理电路的参考端连接。8.根据权利要求7所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述接收线圈为带状线圈，该带状线圈呈环形，并绕所述发送线圈(2)的边缘设置，二者部分交集，所述发送线圈(2)的部分正投影和带状线圈的部分正投影相重合。9.根据权利要求6或7所述的电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置，其特征在于：所述信号调理电路的包括阻尼电阻R0、电压跟随器A1、运算放大器A2、输入电阻R1与反馈电阻R2；所述阻尼电阻R0的一端作为所述信号调理电路的参考端，所述参考端接地，所述阻尼电阻R0的另一端与所述电压跟随器A1的同相输入端连接，所述电压跟随器A1的同相输入端作为所述信号调理电路正输入端，所述电压跟随器A1的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：付志红，王浩文，李军强，王耀，陈景明，朱学贵，王唯，邱婧竹，魏秋生，
申请(专利权)人：重庆璀陆探测技术有限公司，重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50