一种异常体信息处理方法及其应用的线圈传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种异常体信息处理方法及其应用的线圈传感器装置，异常体信息处理方法采用一发四收的线圈传感器装置，经过噪声改正，异常体信号采集，并采用补偿参数校正处理异常体信号以及线圈传感器装置的信号，结合异常体辅助信息，经过信息处理转换后，最终获得异常体的地质信息。本发明专利技术实现在降低线圈制作工艺的严格要求的同时，达到较高且更加精准的空间分辨率。此外，针对信号处理方法的特点，提供异常体位置的辅助判断信息，丰富异常体的地质解释信息。释信息。释信息。

【技术实现步骤摘要】
一种异常体信息处理方法及其应用的线圈传感器装置


[0001]本专利技术涉及地球物理传感器的领域，尤其是涉及一种异常体信息处理方法及其应用的线圈传感器装置。

技术介绍

[0002]浅地表频率域电磁法的探测原理具体为：发射线圈向外界散发的变化的一次磁场经过地下异常体时，会受异常体的影响而产生感应涡流，同样地，感应涡流又会产生二次磁场。一次磁场和二次磁场共同作用，引起感应电动势，最终接收线圈传感器接收到总场电信号。而地下异常体的分析判断是通过分离总场电信号中的一次磁场信号以得到直接反映异常体的二次磁场信号。
[0003]现有技术中，如美国Geophex公司的GEM
‑
3使用“双发一收”的线圈结构，即：两个一大一小的同心发射线圈和一个位于发射线圈中心的接收线圈。通过改变发射线圈之间的匝数和面积比，在两个发射线圈的中心会形成一个一次场约为零的空腔，此时，置于其中的接收线圈接收反应异常体的信号。
[0004]现有技术中还提出了“8”字形的传感器结构，此线圈结构外圈发射，内圈的“8”字接收，当向发射线圈中供入发射电流时，“8”字形线圈的上下两部分接收的一次场方向是相反的，当“8”字的上下两部分严格对称时，整个线圈中的一次场为0，剩下的电压信号就是异常体的感应信号。
[0005]GEM
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3和“8”字形线圈结构的缺点在于：发射线圈与接收线圈的距离很近，因此对发射线圈的大小、位置要求极高，导致在近场处，线圈结构任意微小的变化都会对接收产生巨大的影响，导致空间分辨率精度降低，更严重的是无法正确识别异常，而当进一步采用补偿参数进行校正时会造成接收信号被淹没，导致采用补偿参数的方法，难以克服线圈结构在制作工艺上出现的不可避免的瑕疵。

技术实现思路

[0006]为了在浅层地表获得稳定的高空间分辨率的异常体信号，本专利技术提供一种异常体信息处理方法及其应用的线圈传感器装置。
[0007]本专利技术提供的一种异常体信息处理方法及其应用的线圈传感器装置采用如下的技术方案：
[0008]一方面
[0009]一种线圈传感器装置，包括位于同一水平面内的一个发射线圈和接收线圈组；以所述发射线圈的几何中点为原点，以该原点建立水平面内相互垂直的x轴和y轴，所述接收线圈组关于y轴对称设有两组，所述接收线圈组包括关于x轴对称设置的两个接收线圈，四个所述接收线圈具有相同的大小和匝数。
[0010]优选的，所述发射线圈和接收线圈均采用矩形结构。
[0011]优选的，所述接收线圈的尺寸小于发射线圈，且所述接收线圈的匝数多于发射线
圈。
[0012]第二方面
[0013]一种异常体信息处理方法，采用如上所述的一种线圈传感器装置，包括依次进行的如下步骤：
[0014]S1、噪声改正：
[0015]S1.1、将线圈传感器装置置于背景场下，接收线圈接收发射线圈激励的一次场信号和背景场涡流激发的二次场信号；对每组接收线圈组包含的两个接收线圈的信号作差分处理，提取电信号并计算电压平均值，得到每组接收线圈组的补偿参数；
[0016]S1.2、在每组接收线圈组中任选一个接收线圈，差分处理两个接收线圈的电压，提取电信号并计算电压平均值，得到一个补偿参数；
[0017]S2、异常体信号采集：将线圈传感器装置在靠近地表一定距离处移动并通过地质异常体所在的区域，进而接收异常体信号；
[0018]S3、信号处理：对每组接收线圈组的两个接收线圈信号采用求和运算电路与步骤S1.1中得到的补偿参数相加，得到两组接收线圈组的和信号；再采用减法运算电路处理两组接收线圈组的和信号，得到的差分信号采用步骤S1.2得到的补偿参数进行校正，得到异常体的电压信号；
[0019]S4、信号转换：经过电压跟随、信号调理滤波、二级放大和模数转换，上位机处理异常体的电压信号，得到异常体的位置和相对深度信息。
[0020]优选的，还包括步骤S5异常体辅助信息获取：
[0021]将测量中得到的接收线圈组的两个接收线圈的差分信号与异常体的电压信号比较，当前者与后者的电压平均值之比大于0.95时，探测的异常体位置深度较浅；小于0.1时，探测的异常体位置较深。
[0022]优选的，测量中得到的两组接收线圈组的差分信号为负数时，沿x轴方向上，异常体靠近差分处理中作为被减数的接收线圈；当差分信号为正数时，沿x轴方向上，异常体靠近差分处理中作为减数的接收线圈；当差分信号出现极值时，异常体位于某一接收线圈组正下方；当差分信号出现拐点时，异常体边界经过接收线圈组中心。
[0023]应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：
[0024](1)本专利技术涉及一种线圈传感器装置，包括位于同一水平面内的一个发射线圈和接收线圈组；以所述发射线圈的几何中点为原点，以该原点建立水平面内相互垂直的x轴和y轴，所述接收线圈组关于y轴对称设有两组，所述接收线圈组包括关于x轴对称设置的两个接收线圈，四个所述接收线圈具有相同的大小和匝数。通过此种设置方式可以增强接收信号，消除一次场提取二次场，进而获得较高的空间分辨率。
[0025](2)本专利技术所述的发射线圈和接收线圈均采用矩形结构，其产生的感应磁场更加均匀，更有利于对异常信号的测量。
[0026](3)本专利技术所述接收线圈的尺寸小于发射线圈，且所述接收线圈的匝数多于发射线圈，此种设置可以增强感应信号的能力并降低空间成本。
[0027](4)本专利技术中，将线圈传感器装置置于背景场下，接收线圈接收发射线圈激励的一次场信号和背景场涡流激发的二次场信号；对每组接收线圈组包含的两个接收线圈的信号作差分处理，提取电信号并计算电压平均值，得到每组接收线圈组的补偿参数；在每组接收
线圈组中任选一个接收线圈，差分处理两个接收线圈的电压，提取电信号并计算电压平均值，得到一个补偿参数，通过此种方法对接收线圈进行校正，改善了因制作工艺或线圈距离不能完全复刻理论模型导致的误差。
[0028](5)本专利技术中，通过对接收线圈组内的两个接收线圈信号进行差分和比较，可以获取异常体深度相关的参考信息，丰富对地质异常信息的获取。
[0029]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其他的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细地说明。
附图说明
[0030]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中，
[0031]图1是本专利技术实施例中线圈传感器装置的示意图；
[0032]图2是本专利技术实施例中线圈传感器装置探测模型图；
[0033]图3是本专利技术实施例中接收线圈处感应电动势计算方法流程图；
[0034]图4是本专利技术实施例中异常体信息处理方法流程图；
[0035]图5是本专利技术实施例中中心走线异常信号电压曲线图。
[0036]附图标记说明：1、发射线圈；2、接收线圈。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线圈传感器装置，其特征在于，包括位于同一水平面内的一个发射线圈(1)和接收线圈组；以所述发射线圈(1)的几何中点为原点，以该原点建立水平面内相互垂直的x轴和y轴，所述接收线圈组关于y轴对称设有两组，所述接收线圈组包括关于x轴对称设置的两个接收线圈(2)，四个所述接收线圈(2)具有相同的大小和匝数。2.根据权利要求1所述的一种线圈传感器装置，其特征在于，所述发射线圈(1)和接收线圈(2)均采用矩形结构。3.根据权利要求1所述的一种线圈传感器装置，其特征在于，所述接收线圈(2)的尺寸小于发射线圈(1)，且所述接收线圈(2)的匝数多于发射线圈(1)。4.一种异常体信息处理方法，采用权利要求1
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3任一所述的一种线圈传感器装置，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：S1、噪声改正：S1.1、将线圈传感器装置置于背景场下，接收线圈接收发射线圈激励的一次场信号和背景场涡流激发的二次场信号；对每组接收线圈组包含的两个接收线圈的信号作差分处理，提取电信号并计算电压平均值，得到每组接收线圈组的补偿参数；S1.2、在每组接收线圈组中任选一个接收线圈，差分处理两个接收线圈的电压，提取电信号并计算电压平均值，得到一个补偿参数；S2、异常体信号采集：将线圈传感器装置在靠近地表一...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹珣，郭荣文，刘嵘，李金泰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：