【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿产勘查应用领域，特别是适用于可控源音频大地电磁法或大地电磁法的超音频感应式磁场传感器及其设计方法。
技术介绍
1、矿产资源短缺且对外依存度过高，严重制约我国经济社会发展。中浅部（500米以浅）是勘查及开采矿产资源的主要区域，开展中浅部矿产资源高分辨探测，摸清地下矿藏分布规律，有助于突破浅部勘探盲区，同时为矿产资源精准高效开采提供有力支撑。
2、超音频（10khz～600khz）可控源大地电磁探测技术，以可控源音频大地电磁法理论为基础，利用超音频段的人工源激发大地，通过在地表测量正交的水平电场ex和垂直磁场分量hy，获取地下电性信息，可实现地下浅部低阻矿产薄层的高分辨率探测。该方法一方面可高分辨率探测浅部矿产资源分布情况，助力矿床成因与展布规律研究；另一方面高分辨的浅部电性结构信息，可为深部矿产资源探测数据的反演解释提供浅部约束条件，减弱浅部低阻目标的体积效应对深部电性结构探测的影响。
3、但国内现有用于电磁探测的感应式磁场传感器多为可控源音频大地电磁法或大地电磁法设计，高频一般只能覆盖10khz～100khz ，最高不超过200khz，缺少带宽可覆盖10khz～600khz的超音频感应式磁场传感器，因此，需研发适用于超音频电磁探测的新型超音频感应式磁场传感器。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术旨在提供一种超音频感应式磁场传感器，覆盖10khz～600khz带宽，并将其应用在高分辨矿产勘查中，实现地下浅部电性信息的高分辨率探测，减
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种超音频感应式磁场传感器，包括：
4、宽频带、高磁导率的磁芯，所述磁芯为纳米晶体软磁材料；
5、单层分段绕制的线圈，所述线圈包括感应线圈和反馈线圈，反馈线圈位于感应线圈外侧，感应线圈和反馈线圈均采用单层、分段缠绕的方式绕制在磁芯外侧，且感应线圈上预留有电感量与次生电感相同且电容量与次生电容接近的补偿线圈抽头；
6、读出电路，所述读出电路接收来自感应线圈的信号，且读出电路为具备信号滤波放大功能的电流反馈式磁通负反馈电路，通过读出电路的开环输出电压向反馈线圈输出电流，反馈线圈与感应线圈互感构成磁通负反馈，读出电路中还包括用于补偿高阶谐振点的阻尼匹配电阻，阻尼匹配电阻并联在所述补偿线圈抽头两端。
7、作为一种选择，所述磁芯由多层20～25μm厚度级别的片状纳米晶体软磁材料叠合而成。
8、作为一种选择，所述磁芯为圆柱体或长方体。
9、作为一种选择，所述线圈截面形状为圆形或其它任意面积可计算的形状。这里所说的面积可计算是指有精确的面积计算方式且容易计算，排除面积采用近似计算且复杂的情况。
10、一种前述超音频感应式磁场传感器的设计方法，包括：
11、感应线圈高阶谐振点的补偿，通过设计与调试感应线圈参数，调节感应线圈的阻抗参数，确保带内只保留一个高阶谐振点，然后实测感应线圈的阻抗曲线，通过构建次生电容、次生电感求解方程组，拟合实测阻抗曲线，计算出带内高阶谐振点对应的次生电容和次生电感，采用并联阻尼匹配电阻的方式进行带内高阶谐振点的补偿。
12、作为一种选择，所述感应线圈参数包括但不限于感应线圈的直径、匝数、绕制范围和线径。感应线圈的设计和调试方法可参考cn111428380a，2020.07.17，一种空心线圈结构参数仿真设计方法、装置及电子设备。完成感应线圈的设计并绕制后，测试其阻抗，确定高阶谐振点的位置，反复执行上述过程，直到带内只有一个高阶谐振点。
13、进一步，超音频感应式磁场传感器的设计方法还包括：
14、读出电路的反馈方式，选择电流反馈，通过调节电流增益调节反馈深度，弥补反馈线圈匝数受限对反馈深度的影响。
15、进一步，超音频感应式磁场传感器的设计方法还包括：
16、磁芯材料的选择，选用宽频带、高磁导率的软磁材料，在保证带宽的前提下提升灵敏度。
17、进一步，超音频感应式磁场传感器的设计方法还包括：
18、线圈绕制方式的选择，采用单层绕制和分段组合的方式，降低线圈的寄生电容，确保线圈的有效带宽。
19、一种高分辨矿产勘查方法，采用前述的超音频感应式磁场传感器并配合可控源音频大地电磁法或大地电磁法。
20、作为一种选择，所述超音频感应式磁场传感器的带宽覆盖10khz～600khz。
21、与现有技术相比，本专利技术具备以下特点：
22、（1）本专利技术的超音频感应式磁场传感器的有效工作高频频率远大于现有音频感应式磁场传感器，可应用于超音频可控源电磁探测系统中，实现地下浅部电性信息的高分辨率探测，减小音频电磁探测系统的浅部盲区，同时为深部矿产资源探测提供浅部电性结构约束，减缓浅部低阻目标的体积效应影响，有助于提升传统电磁探测系统的精度。
23、（2）本专利技术的超音频感应式磁场传感器设计方法中针对高阶谐振点补偿的思路可推广应用于其它频段的磁传感器补偿高阶谐振点。
24、（3）本专利技术中读出电路的反馈方式，除采用电压控制电流源型反馈电路外，还可以采用其它电路形式构建电流反馈，从而扩展了电路设计的范围，有利于在不同场景下设计不同的电流反馈电路。
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1.一种超音频感应式磁场传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种超音频感应式磁场传感器，其特征在于：所述磁芯由多层20～25μm厚度级别的片状纳米晶体软磁材料叠合而成。
3.根据权利要求1所述的一种超音频感应式磁场传感器，其特征在于：所述磁芯为圆柱体或长方体。
4.根据权利要求1所述的一种超音频感应式磁场传感器，其特征在于：所述线圈截面形状为圆形或其它任意面积可计算的形状。
5.一种如权利要求1所述超音频感应式磁场传感器的设计方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的超音频感应式磁场传感器的设计方法，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求5所述的超音频感应式磁场传感器的设计方法，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求5所述的超音频感应式磁场传感器的设计方法，其特征在于，还包括：
9.一种高分辨矿产勘查方法，其特征在于：采用权利要求1所述的超音频感应式磁场传感器并配合可控源音频大地电磁法或大地电磁法。
10.根据权利要求9所述的一种高分辨矿产勘查方法，
...【技术特征摘要】
1.一种超音频感应式磁场传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种超音频感应式磁场传感器，其特征在于：所述磁芯由多层20～25μm厚度级别的片状纳米晶体软磁材料叠合而成。
3.根据权利要求1所述的一种超音频感应式磁场传感器，其特征在于：所述磁芯为圆柱体或长方体。
4.根据权利要求1所述的一种超音频感应式磁场传感器，其特征在于：所述线圈截面形状为圆形或其它任意面积可计算的形状。
5.一种如权利要求1所述超音频感应式磁场传感器的设计方法，其特征在于，包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：康利利，王中兴，刘志尧，李子航，张天信，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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