本发明专利技术涉及一种地下全空间瞬变电磁探测仪及探测方法，是由计算机经信号采集卡、和信号调理电路与接收线圈连接，12V电池经放电保护电路、发射逻辑及控制模和MCU与信号采集卡连接，放电保护电路经低电压限流电路和光耦8与信号调理电路连接，能量快速消耗电路经发射线圈和低电压限流电路与发射逻辑及控制模块连接，计算机经MCU分别连接E2PROM、光耦和信号调理电路构成。采用偶极-偶极方式进行探测，不仅减小了装置，通过调节两线圈的收发距和夹角，多次测量提高了探测的精度。有效的提高了接收线圈所采集到的早期信号的精度，有效提高接收信号的信噪比，解决了全空间瞬变电磁探测数据不准确的难题。
【技术实现步骤摘要】
:本专利技术涉及一种地球物理探测方法，特别是基于偶极-偶极方式的全空间瞬变电磁探测，能够实现在矿井内快速准确地探测地下视电阻率的装置及工作方法。
技术介绍
:针对探测区视电阻率的探测，瞬变电磁法是目前主要的探测方式，瞬变电磁法应用最广泛的是地面半空间的探测，采用分离回线，中心回线或重叠回线方式分析感应二次场，从而得到地下视电阻率分布情况。将瞬变电磁法引入地下全空间探测能实现在矿井内对地下更深层视电阻率的探测，由于矿井隧道内空间狭小，占地面积极大的地面瞬变电磁装置在这种情况下并不适用，为了解决这一问题，本专利技术采用偶极-偶极方式进行探测，不仅减小了装置的大小，还可以通过调节两线圈的收发距，多次测量来提高测量的精确度。由于本装置是在地下探测，还可以根据情况，通过两个线圈的正对方向来选择需要探测的方向，不再像以前的仪器只有单一的探测方向。通过能量快速消耗电路和软件计算补偿法减少关断时间，可以有效的提高接收线圈所采集到的早期信号的精确度，为更准确的进行数据反演解释提供保障。同时，与目前已有的矿用瞬变电磁仪器相比，本装置采用软件内部消除矿井、隧道中金属支架和导轨等金属制品的干扰，可有效的提高接收信号的信噪比，解决了全空间瞬变电磁探测数据不准确的难题。目前还没有一台矿用瞬变电磁仪器通过这种方法消除矿井、隧道中金属支架和导轨等金属制品的干扰，提高全空间瞬变电磁反演精确度，本专利技术将在矿井隧道内的瞬变电磁探测中具有非常广泛的应用前景。CN202631752U公开了一种“矿井瞬变电磁仪”，采用WINCE操作系统，在数据采集完成后，直接在井下进行数据处理和成图，实时绘制地质分析图，直观地确定出富水区域的赋存深度及位置，该装置虽然功能多，实时性、连续性强的优点，但是发射电压过大，没有放电保护电路，在矿井中危险性极大。CN103603650A公开了一种“一种瞬变电磁测井仪器”，该仪器所配套的电磁探头系统由一个带磁芯的发射线圈和多个接收线圈组成，用非接触式方法实现了地下视电阻率的有效测量，该装置虽然通过线圈内置铁芯实现了大功率瞬变激发，提高了瞬变电磁场的激发强度，但是没有采取有效措施减小关断时间，使得早期数据不准确，影响了最终地下视电阻率的解释。CN103091719A公开了一种“一种瞬变电磁井下探测仪”，该仪器的发射机设有隔爆腔和接线腔两个腔体，电源和发射板置于隔爆腔内，将外界易爆环境和大电流的发射装置隔离开来，以保证使用安全，该装置虽然增大了发射电流，且用隔爆腔保证安全，大大提高勘探效率，但是没有采取有效措施消除矿井、隧道中金属支架和导轨等金属制品的干扰，影响了最终地下视电阻率的解释。
技术实现思路
:本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于偶极-偶极方式的地下全空间瞬变电磁探测仪；本专利技术的目的另一目的是提供一种基于偶极-偶极方式的全空间瞬变电磁探测的探测方法。本专利技术的目的是通过以下方式实现的:地下全空间瞬变电磁探测仪，是由计算机I经信号采集卡4和信号调理电路9与接收线圈13连接，12V电池10经放电保护电路6、发射逻辑及控制模块2和MCU3与信号采集卡4连接，放电保护电路6经低电压限流电路7和光耦8与信号调理电路9连接，能量快速消耗电路12经发射线圈11和低电压限流电路7与发射逻辑及控制模块2连接，计算机I经MCU3分别连接E2PR0M5、光耦8和信号调理电路9构成。发射逻辑及控制模块2是由CPLD14经H桥驱动电路15和CMOS桥路16与双向二极管17连接构成。信号调理电路9是由高压继电器18经保护二极管19、TEM前置放大器20、带通滤波器23和TEM放大器22与程控增益放大器21连接构成。地下全空间瞬变电磁探测仪的探测方法，包括以下步骤:a、将探测仪器放置在待测区域，把发射线圈11和接收线圈13分别放置在探测区域平行面上，收发距2m，发射线圈11和接收线圈13均为正方形多匝回线且接收线圈13与发射线圈11平行放置；b、将发射线圈11连接到发射机，将接收线圈13连接到接收机，接收机再通过网线与计算机I相连，MCU3通过串口转USB 口线与计算机I相连；C、计算机I对仪器各部分进行检测，各部分都正常后打开设置面板对接收系统的信号调理电路9配置放大器参数，再向发射逻辑及控制模块2发出指令，控制产生发射信号;d、接收线圈13接收到感应二次场后由信号调理电路9预处理后传给信号采集卡4，再传给计算机I和MCU3 ；e、应用探测的数据、地下全空间核函数及晚期公式计算地下视电阻率，上位机将探测得到的数据进行反演，得到视电阻率，用已知巷道内金属支架和导轨的铺设位置修正反演结果，通过修正后的反演结果绘制该位置上下空间的视电阻率随深度的变化曲线；f、改变线圈与探测面的夹角，每次增加两线圈的收发距2m，改变线圈收发距5次，每次顺时针转动线圈与探测面的夹角15度，转动线圈6次，每次改变都重复d-e步骤，探测得到30组不同方位的视电阻率水文地质信息，建立地下三维视电阻率模型，用插值法得出全部视电阻率值；h、将30组反演得到的结果进行对比修正，在上位机界面中绘制视电阻率二维图和三维图，判断巷道附近的潜在危害及异常地质体。有益效果:本专利技术采用偶极-偶极方式进行探测，不仅减小了装置的大小，还可以通过调节两线圈的收发距和夹角，多次测量来提高探测的精确度。通过能量快速消耗电路和软件计算补偿法减少关断时间，可以有效的提高接收线圈所采集到的早期信号的精确度，采用光耦隔离发射电路和接收电路，为更准确的进行数据反演解释提供保障。同时，本专利技术采用软件内部消除矿井、隧道中金属支架和导轨等金属制品的干扰，可有效的提高接收信号的信噪比，解决了全空间瞬变电磁探测数据不准确的难题，将在矿井隧道内的瞬变电磁探测中具有非常广泛的应用前景。【附图说明】:图1为一种基于偶极-偶极方式的地下全空间瞬变电磁探测仪器结构框图；图2为发射逻辑及控制模块2结构框图；图3为信号调理电路9结构框图；图4测线视电阻率断面图图5测区视电阻率三维图I计算机，2发射逻辑及控制模块，3MCU，4信号采集卡，5E2PR0M, 6放电保护电路，7低电压限流电路，8光耦，9信号调理电路，1012V电池，11发射线圈，12能量快速消耗电路，13接收线圈，14CPLD，15H桥驱动电路，16CM0S桥路，17双向二极管，18高压继电器，19保护二极管，20TEM前置放大器，21程控增益放大器，22TEM放大器，23带通滤波器。【具体实施方式】:下面结合附图和实施例作进一步的详细说明:地下全空间瞬变电磁探测仪，是由计算机I经信号采集卡4、和信号调理电路9与接收线圈13连接，12V电池10经放电保护电路6、发射逻辑及控制模块2和MCU3与信号采集卡4连接，放电保护电路6经低电压限流电路7和光耦8与信号调理电路9连接，能量快速消耗电路12经发射线圈11和低电压限流电路7与发射逻辑及控制模块2连接，计算机I经MCU3分别连接E2PR0M5、光耦83和信号调理电路9构成。发射逻辑及控制模块2是由CPLD14经H桥驱动电路15和CMOS桥路16与双向二极管17连接构成。信号调理电路9是由高压继电器18经保护二极管19、TEM前置放大器20、带通滤波器23和TEM放大器22与程控增益放大器21连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种地下全空间瞬变电磁探测仪，其特征在于，是由计算机(1)经信号采集卡(4)和信号调理电路(9)与接收线圈(13)连接，12V电池(10)经放电保护电路(6)、发射逻辑及控制模块(2)和MCU(3)与信号采集卡(4)连接，放电保护电路(6)经低电压限流电路(7)和光耦(8)与信号调理电路(9)连接，能量快速消耗电路(12)经发射线圈(11)和低电压限流电路(7)与发射逻辑及控制模块(2)连接，计算机(1)经MCU(3)分别连接E2PROM(5)、光耦(8)和信号调理电路(9)构成。
【技术特征摘要】
1.一种地下全空间瞬变电磁探测仪，其特征在于，是由计算机(I)经信号采集卡(4)和信号调理电路(9)与接收线圈(13)连接，12V电池(10)经放电保护电路(6)、发射逻辑及控制模块⑵和MCU(3)与信号采集卡⑷连接，放电保护电路(6)经低电压限流电路(7)和光耦(8)与信号调理电路(9)连接，能量快速消耗电路(12)经发射线圈(11)和低电压限流电路(7)与发射逻辑及控制模块⑵连接，计算机(I)经MCU (3)分别连接E2PROM(5)、光率禹⑶和信号调理电路(9)构成。2.按照权利要求1所述的地下全空间瞬变电磁探测仪，其特征在于，发射逻辑及控制模块⑵是由CPLD(H)经H桥驱动电路(15)和CMOS桥路(16)与双向二极管(17)连接构成。3.按照权利要求1所述的地下全空间瞬变电磁探测仪，其特征在于，信号调理电路(9)是由高压继电器(18)经保护二极管(19)、TEM前置放大器(20)、带通滤波器(23)和TEM放大器(22)与程控增益放大器(21)连接构成。4.一种地下全空间瞬变电磁探测仪的探测方法，其特征在于，包括以下步骤: a、将探测仪器放置在待测区域，把发射线圈(11)和接收线圈(13)分别放置在探测区域平行面上，收发距2m — 10m，发射线圈(11)和接收线圈(13)均为正方形多匝回线...
【专利技术属性】
技术研发人员：林婷婷，王颖，万玲，林君，陈武强，曲永星，张思远，杜官峰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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