瞬变电磁测量装置的设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种瞬变电磁测量装置的设计方法，包括设定发射线圈等效半径初始值、匝数初始值和反磁线圈的等效半径初始值；计算发射线圈与反磁线圈的尺寸差额、反磁线圈的匝数并设定反磁线圈与发射线圈之间的初始距离；计算反磁线圈和发射线圈共同作用时产生的一次场轴向分量，并圈定轴向分量为0的0等值线；调整接收线圈和反磁线圈的参数，完成设计。本发明专利技术方法设计得到的瞬变电磁测量装置能够消除一次场影响，同时也能保证发射线圈正对待测区域的一次轴向场方向一致，即保证待测区域的激励场方向一致，从而使得信号接收简单，而且本发明专利技术方法科学、简单且可靠。

Design method of transient electromagnetic measurement device

The invention discloses a design method of a transient electromagnetic measuring device, which includes setting the initial value of the equivalent radius of the transmitting coil, the initial value of turns and the initial value of the equivalent radius of the antimagnetic coil, calculating the size difference between the transmitting coil and the antimagnetic coil, counting the turns of the antimagnetic coil and setting the initial distance between the antimagnetic coil and the transmitting coil. Departure; Calculate the axial component of the primary field produced by the interaction of the demagnetizing coil and the radiating coil, and delineate the 0 isoline of the axial component, adjust the parameters of the receiving coil and the demagnetizing coil, and complete the design. The transient electromagnetic measuring device designed by the method of the invention can eliminate the influence of the primary field, and at the same time can ensure that the direction of the primary axial field of the transmitting coil is the same as that of the measuring area, that is, the direction of the exciting field of the measuring area is the same, so that the signal reception is simple, and the method of the invention is scientific, simple and reliable.

【技术实现步骤摘要】
瞬变电磁测量装置的设计方法
本专利技术具体涉及一种瞬变电磁测量装置的设计方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，基础科学已经得到了越来越多的重视。地球物理勘探则是基础科学中极为重要的一个部分。瞬变电磁法是地球物理勘探领域一种很重要的方法。当前的瞬变电磁法多采用一个发射回线，采用大定源、中心回线、重叠回线等装置。由于大回线发射时体积效应大，旁侧影响严重；而小回线发射时收发互感严重，一次场对接收线圈影响严重，导致早期二次场信号严重失真，使得瞬变电磁法难以适用于浅层高分辨探测。为了消除一次场对接收线圈的影响，一般采用反磁线圈磁抵消技术。现有的相关研究，有研究在时间域航空电磁法中设计同心补偿式线圈抵消一次场的影响，但是由于发射线圈和补偿线圈共面，在发射线圈下方局部范围存在一次磁场轴向分量反号现象，若在地面采用该装置观测，在浅层不同深度的激发场反号，将导致待测区域不同深度的二次场反号，接收信号变得复杂；此外，有研究通过设计反向对偶磁源中心回线观测装置消除一次场的影响，然而由于反向发射线圈对正向发射线圈发射能量抵消较多，将一定程度减小探测深度；然后，还有研究设计了与发射线圈共圆心的内外两个接收线圈，并调整参数使得内外接收线圈的一次场磁通等值反向，来消除一次场的影响，但是由于发射线圈内外一次磁场轴向分量反号，内外接收线圈正对待测区域激发场反号，将导致正对待测区域不同深度的二次场反号，接收信号变得复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够消除一次场影响、同时也能保证发射线圈正对待测区域的一次轴向场方向一致，从而使得接收信号简单的瞬变电磁测量装置的设计方法。本专利技术提供的这种瞬变电磁测量装置的设计方法，包括如下步骤：S1.设定发射线圈等效半径初始值和匝数初始值，同时设定反磁线圈的等效半径初始值；S2.根据步骤S1设定的初始值，计算发射线圈与反磁线圈的尺寸差额；S3.根据步骤S2得到的尺寸差额，计算反磁线圈的匝数；S4.根据步骤S2得到的尺寸差额，设定反磁线圈与发射线圈之间的初始距离；S5.计算反磁线圈和发射线圈共同作用时产生的一次场轴向分量，并圈定轴向分量为0的0等值线；S6.根据步骤S5得到的轴向分量为0的等值线，以及发射线圈所在平面位置，调整接收线圈和反磁线圈的参数，从而完成瞬变电磁测量装置的设计。瞬变电磁测量装置的设计过程中，必须满足如下约束条件：R1.相对位置要求：发射线圈、接收线圈和反磁线圈共轴但不共面；R2.发射线圈的半径≥反磁线圈的半径≥接收线圈的半径；R3.发射线圈正对观测区域的一次场轴向分量方向一致步骤S2所述的计算发射线圈与反磁线圈的尺寸差额，具体为采用如下算式计算尺寸差额a：a＝fix(R1/R2)+1式中fix()为取整算符；R1为发射线圈等效半径，R2为反磁线圈等效半径。步骤S3所述的计算反磁线圈的匝数，具体为采用如下算式计算匝数N2：N2＝fix(N1/a)+1式中fix()为取整算符；N1为发射线圈的匝数，a为尺寸差额。步骤S4所述的设定反磁线圈与发射线圈之间的初始距离，具体为采用如下规则设置初始距离：发射线圈与反磁线圈的尺寸差额越大，则反磁线圈与发射线圈之间的初始距离越小。步骤S6所述的调整接收线圈和反磁线圈的参数，具体为采用如下规则将进行调整：以发射线圈所在平面为z＝0平面，待测区域一侧为z＜0区域，另一侧为z＞0区域，同时观测轴向分量为0的0等值线的形态和位置：若在z＞0的一侧存在近乎平行的轴向分量为0的0等值线且与发射线圈正对待测区域的一次场轴向分量的方向一致，则根据0等值线水平范围设定接收线圈半径和位置；设定规则为：接收线圈的半径小于0等值线的水平范围，且接收线圈的位置设置在0等值线的水平位置；若在z＞0的一侧存在近乎平行的轴向分量为0的0等值线，但与发射线圈正对待测区域的一次场轴向分量的方向不一致，则调整反磁线圈与发射线圈之间的距离直至发射线圈正对待测区域的一次场轴向分量方向一致；若在z＞0的一侧不存在近乎平行的轴向分量为0的0等值线，则调整反磁线圈的匝数或反磁线圈与发射线圈之间的距离直至轴向分量为0的0等值线水平且与发射线圈正对待测区域的一次场轴向分量方向一致，然后设定接收线圈的半径和位置，设定规则为：接收线圈的半径小于0等值线的水平范围，且接收线圈的位置设置在0等值线的水平位置；近乎平行的定义为轴向分量为0的0等值线与轴线交点的曲率<π/18。本专利技术提供的这种瞬变电磁测量装置的设计方法，其设计得到的瞬变电磁测量装置能够消除一次场影响，同时也能保证发射线圈正对待测区域的一次轴向场方向一致，即保证待测区域的激励场方向一致，从而使得信号接收简单，而且本专利技术方法科学、简单且可靠。附图说明图1为本专利技术方法的方法流程图。图2为本专利技术的瞬变电磁测量装置的第一实例示意图。图3为本专利技术的瞬变电磁测量装置的第二实例示意图。图4为本专利技术方法的第一实施例的示意图。图5为本专利技术方法的第二实施例的初始设计示意图。图6为本专利技术方法的第二实施例的调整设计示意图。具体实施方式如图1所示为本专利技术方法的方法流程图；如图2和图3所示为则为本专利技术的瞬变电磁测量装置的具体实例的示意图：从图2和图3可以看到，瞬变电磁测量装置包括发射线圈1、反磁线圈2和接收线圈3，同时图中的下半部分的坐标图为空间的磁场矢量方向分布图，4为一次场轴向分量0值等值线，5为发射线正对的观测区域(阴影部分)。本专利技术提供的这种瞬变电磁测量装置的设计方法，包括如下步骤：S1.设定发射线圈等效半径初始值和匝数初始值，同时设定反磁线圈的等效半径初始值；S2.根据步骤S1设定的初始值，计算发射线圈与反磁线圈的尺寸差额；具体为采用如下算式计算尺寸差额a：a＝fix(R1/R2)+1式中fix()为取整算符；R1为发射线圈等效半径，R2为反磁线圈等效半径；S3.根据步骤S2得到的尺寸差额，计算反磁线圈的匝数；具体为采用如下算式计算匝数N2：N2＝fix(N1/a)+1式中fix()为取整算符；N1为发射线圈的匝数，a为尺寸差额；S4.根据步骤S2得到的尺寸差额，设定反磁线圈与发射线圈之间的初始距离；具体为采用如下规则设置初始距离：发射线圈与反磁线圈的尺寸差额越大，则反磁线圈与发射线圈之间的初始距离越小，比如取d2＝1/a；S5.计算反磁线圈和发射线圈共同作用时产生的一次场轴向分量，并圈定轴向分量为0的0等值线；S6.根据步骤S5得到的轴向分量为0的等值线，以及发射线圈所在平面位置，调整接收线圈和反磁线圈的参数，从而完成瞬变电磁测量装置的设计；具体为采用如下规则将进行调整：以发射线圈所在平面为z＝0平面，待测区域一侧为z＜0区域，另一侧为z＞0区域，同时观测轴向分量为0的0等值线的形态和位置：若在z＞0的一侧存在近乎平行(的轴向分量为0的0等值线且与发射线圈正对待测区域的一次场轴向分量的方向一致，则根据0等值线水平范围设定接收线圈半径和位置；设定规则为：接收线圈的半径小于0等值线的水平范围，且接收线圈的位置设置在0等值线的水平位置；若在z＞0的一侧存在近乎平行的轴向分量为0的0等值线，但与发射线圈正对待测区域的一次场轴向分量的方向不一致，则调整反磁线圈与发射线圈之间的距离直至发射线圈正对待测区域的一次场轴向分量方向一致；若在z＞0的一侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瞬变电磁测量装置的设计方法，包括如下步骤：S1.设定发射线圈等效半径初始值和匝数初始值，同时设定反磁线圈的等效半径初始值；S2.根据步骤S1设定的初始值，计算发射线圈与反磁线圈的尺寸差额；S3.根据步骤S2得到的尺寸差额，计算反磁线圈的匝数；S4.根据步骤S2得到的尺寸差额，设定反磁线圈与发射线圈之间的初始距离；S5.计算反磁线圈和发射线圈共同作用时产生的一次场轴向分量，并圈定轴向分量为0的0等值线；S6.根据步骤S5得到的轴向分量为0的等值线，以及发射线圈所在平面位置，调整接收线圈和反磁线圈的参数，从而完成瞬变电磁测量装置的设计。

【技术特征摘要】
1.一种瞬变电磁测量装置的设计方法，包括如下步骤：S1.设定发射线圈等效半径初始值和匝数初始值，同时设定反磁线圈的等效半径初始值；S2.根据步骤S1设定的初始值，计算发射线圈与反磁线圈的尺寸差额；S3.根据步骤S2得到的尺寸差额，计算反磁线圈的匝数；S4.根据步骤S2得到的尺寸差额，设定反磁线圈与发射线圈之间的初始距离；S5.计算反磁线圈和发射线圈共同作用时产生的一次场轴向分量，并圈定轴向分量为0的0等值线；S6.根据步骤S5得到的轴向分量为0的等值线，以及发射线圈所在平面位置，调整接收线圈和反磁线圈的参数，从而完成瞬变电磁测量装置的设计。2.根据权利要求1所述的瞬变电磁测量装置的设计方法，其特征在于瞬变电磁测量装置的设计过程中必须满足如下约束条件：R1.相对位置要求：发射线圈、接收线圈和反磁线圈共轴但不共面；R2.发射线圈的半径≥反磁线圈的半径≥接收线圈的半径；R3.发射线圈正对观测区域的一次场轴向分量方向一致。3.根据权利要求2所述的瞬变电磁测量装置的设计方法，其特征在于步骤S2所述的计算发射线圈与反磁线圈的尺寸差额，具体为采用如下算式计算尺寸差额a：a＝fix(R1/R2)+1式中fix()为取整算符；R1为发射线圈等效半径，R2为反磁线圈等效半径。4.根据权利要求3所述的瞬变电磁测量装置的设计方法，其特征在于步骤S3所述的计算反磁线圈的匝数，具体为采用如下算式计算匝数N2：N2＝fix(N1/a)+1式中fix()为取整算符；N1为发射线圈的匝数，a为尺寸差额。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周胜，龙霞，席振铢，王亮，侯海涛，薛军平，黄龙，宋刚，范福来，董志强，潘纪敏，
申请(专利权)人：湖南五维地质科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43