一种获取张量旋转不变量的频率域电磁法系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地质探测技术领域，尤其涉及一种获取张量旋转不变量的频率域电磁 法系统。
【背景技术】
[0002] 频率域电磁法作为地球物理电磁法勘探的一种，广泛应用于地质普查，矿物勘探， UXO探测，考古等应用中。频率域电磁法仪器采用发射线圈发射单频或多频的一次磁场信号 (即一次场），而通过接收线圈接收由一次场与待测大地作用产生的二次磁场信号（即二次 场）获取待测大地的视电阻率信息。
[0003] 参考文献 I ( T0U)0ll R J，Christensen N B. Sensitivity functions of frequency-domain magnetic dipole-dipole systems[J]Geophysics,2007,72(2)： F45-F56.)给出了频率域电磁法仪器可实现的九种单轴发射，单轴接收的线圈结构实现 (只有六种是独立的，分别为VCA、PERxy、PERxz、VCP、PERyz以及HCP)，由于PER xy、PERxz、PERyz 结构的影响（如Tz的发射，产生的二次H场，R x，&会有接收），现有的三轴发射、三轴接收 频率域电磁法装置，在三轴同时发射时不能够得到VCA结构（Vertical Coaxial，即垂直共 轴，Tx的发射，产生的二次场，仅Rx接收）、VCP结构（Vertical Coplanar，即垂直共面，T ^勺 发射，产生的二次场，仅Ry接收）以及HCP结构（Horizontal Coplanar，即水平共面，Tz的发 射，产生的二次场，仅Rz接收）下的二次场信号，且在进行探测的过程中，由于仪器系统的 偏转或晃动使得姿态角发生变化，引起测量误差，而通过反演得到的视电阻率也会产生误 差，出现假性异常。针对由于测量过程中姿态的变化所引起的测量误差，参考文献2(Yin C， Fraser D C. Attitude corrections of helicopter EM data using a superposed dipole model [J]. Geophysics，2004,69 (2) :431-439.)采用姿态测量装置测量相应的姿态变化， 并利用相应的校正算法对所测量的结果进行校正，实现补偿测量误差的目的。而针对收发 距（接收线圈与发射线圈的水平距离）不能忽略的情况下，参考文献3(王琦，林君，于生 宝，等.固定翼航空电磁系统的线圈姿态及吊舱摆动影响研宄与校正[J].地球物理学报， 2013, 56 (11) :3741-3750.)采用所测量的姿态信息以及先验信息对姿态所引起的测量误 差进行校正，但是由于姿态测量装置所测量的姿态精度不高（一般为0.Γ )，先验信息匮 乏，使得校正后二次场信号的误差仍然很大。
【发明内容】
[0004] (一）要解决的技术问题
[0005] 鉴于上述技术问题，本发明提供了一种获取张量旋转不变量的频率域电磁法系 统。
[0006] (二）技术方案
[0007] 根据本发明的一个方面，提供了一种获取张量旋转不变量的频率域电磁法系统。 该频率域电磁法系统包括：频率表及同步控制模块，其存储有频率表；电流输出模块，包括 独立的三路电流输出通路-X电流输出通路、y电流输出通路和Z电流输出通路；三轴发射 线圈，包括三组相互正交的发射线圈-Tx，Ty，Tz，分别与相应的电流输出通路相连接，其中， 该三组发射线圈在发射相同的频率时，具有相同的发射磁矩；三轴接收线圈，包括三组接收 线圈-R x，Ry，Rz，该三组接收线圈分别与相应的发射线圈的轴向相同；信号采集模块，包括独 立的三路信号采集通路-X信号采集通路、y信号采集通路和z信号采集通路，分别与相应 的接收线圈相连接；以及信号处理模块，与信号采集模块相连接，用于对三路信号采集通路 所采集的信号进行处理，获取张量旋转不变量。其中，每一电流输出通路从频率表中提取相 应的频率，生成信号，并由相应的发射线圈发射；每一信号采集通路按照相同的频率表从相 应的接收线圈中采集信号。
[0008] (三）有益效果
[0009] 本发明通过特定的方式，在满足三轴发射线圈和三轴接收线圈姿态不变的精度要 求下，对三轴接收线圈接收到的数据进行处理，可得到张量旋转不变量，该张量旋转不变量 包含有大地电阻率信息，而与姿态无关，不需要再利用姿态测量装置测量系统的姿态进行 校正，避免了在测量的过程中由于姿态变化所引起的误差影响，从而有利于提高对大地电 阻率的成像精度和可靠性。
【附图说明】
[0010] 图1为根据本发明实施例获取张量旋转不变量的频率域电磁法系统的结构示意 图；
[0011] 图2为水平共面（HCP)、垂直共轴（VCA)、垂直共面（VCP)三种线圈结构示意图；
[0012] 图3水平共面（HCP)装置应用于层状大地电阻率模型的示意图；
[0013] 图4为发射线圈或接收线圈姿态发生旋转示意图。
【具体实施方式】
[0014] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部 分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员 所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等 于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的 方向用语，例如"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"等，仅是参考附图的方向。因此，使用的 方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
[0015] 在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种获取张量旋转不变量的频率域电磁 法系统。图1为根据本发明实施例获取张量旋转不变量的频率域电磁法系统的结构示意 图。如图1所示，本实施例获取张量旋转不变量的频率域电磁法系统包括：频率表及同步控 制模块、电流输出模块、三轴发射线圈、三轴接收线圈、信号采集模块和信号处理模块。
[0016] 以下分别对本实施例获取张量旋转不变量的频率域电磁法系统的各个组成部分 进行详细说明。
[0017] 频率表及同步控制模块的内部存储有频率表。该频率表的内容将在下文中结合电 流输出模块、发射线圈模块、接收线圈模块和信号采集及处理模块进行详细说明。同时，该 频率表及同步控制模块还用于对电流输出模块和信号采集模块进行同步控制。
[0018] 电流输出模块，与频率表及同步控制单元相连接，包括独立的三路电流输出通路 X电流输出通路、y电流输出通路和z电流输出通路，其中，任一时刻每一电流输出通路输 出信号的频率由频率表给出，可以输出单频或多频的正弦波电流，满足在同一时刻各发射 线圈所发射的频率不同，且在频率表所定义所有频率电流输出的总持续时间内（如取小于 0,1s)三轴发射线圈和三轴接收线圈满足姿态不变的精度要求。
[0019] 三轴发射线圈与电流输出模块相连接，包括三组相互正交的发射线圈-Tx，T y，Tz。 该三组发射线圈分别与相应的电流输出通路相