基于电磁场收发同步的测量装置及方法

本发明属于瞬变电磁领域，具体涉及一种基于电磁场收发同步的测量装置及方法。

背景技术：

1、瞬变电磁法因对低阻体敏感的特点，已被广泛应用于各类工程领域地质勘查。但受发射电流关断时间内的强一次场干扰，目前该方法通常仅采用发射电流关断后的二次场信号，进而分析地下介质电性特征，存在一定的浅部勘探盲区。尽管现有瞬变电磁技术在仪器设备和线圈装置等方面做了大量改进，但盲区问题尚未彻底解决，实际探测应用中仍难以探测浅部15m至20m的地层地电特征分布。研究表明，同发射电流关断时间后的二次场相比，发射电流关断过程中二次场对浅层地电信息响应更为敏感，且响应幅值更高。

技术实现思路

1、本发明旨在提供基于电磁场收发同步的测量装置及其测量方法，以提高瞬变电磁法对浅层地电信息的探测能力。

2、本发明的技术方案如下：

3、基于电磁场收发同步的测量装置，所述装置包括：

4、所述装置包括支撑件、所述支撑件两端设置有发射线圈和接收线圈；

5、所述发射线圈和所述接收线圈共面，均采用漆包线绕制并通过连接线与主机相连；

6、所述主机用于发射线性关断电流且关断时间可调，并通过内置gps测量大地坐标。

7、进一步的，所述支撑件包括线圈外壳、连接杆和橡胶垫片；

8、所述线圈外壳采用绝缘塑料材质，用于固定发射线圈和接收线圈并在底部布设橡胶垫片；

9、所述连接杆采用绝缘塑料材质，包括轴承及两侧承重杆，两侧承重杆内部嵌套连接线且外部分别与线圈外壳耦合；

10、所述线圈外壳和连接杆可拆卸；

11、所述线圈外壳底部黏合橡胶垫片。

12、进一步的，所述线圈外壳包括发射线圈外壳和接收线圈外壳；所述发射线圈外壳用于固定发射线圈；所述接收线圈外壳用于固定接收线圈。

13、进一步的，所述连接杆包括接收线圈承重杆、发射线圈承重杆和轴承，所述接收线圈承重杆与发射线圈承重杆内部安装连接线。

14、进一步的，发射线圈半径与接收线圈半径半径比为1:(0.1-2.0)，发射线圈中心至接收线圈中心的距离为s，发射线圈半径与s比值为1:(2.452-3.387)。

15、进一步的，支撑件可通过连接杆的轴承实现旋转折叠。

16、进一步的，所述主机到所述支撑件的垂直距离≥3m。

17、本发明还提供一种基于电磁场收发同步的测量方法，所述方法包括以下步骤：

18、根据探测要求布设测线和测点；

19、开展试验工作，确定电流关断时间、发射电流强度和一次场u1测量试验；

20、布设测量装置，在主机设置采集参数，在测点进行数据采集；单个测点完成测量后折叠支撑件，到达下一测点进行数据采集，直至所有测点数据采集完成；

21、将实测数据u减去u1，获得二次场u2，并对u2进行平滑滤波；在介质电阻率为ρ，磁导率为μ0均匀半空间内，单匝发射线圈发射电流为i、关断时间为t0时，中心点处的u2理论值可表示为：

22、

23、基于上式，采用二分法即可得到中间值u，再根据可得视电阻率ρ；

24、基于视电阻率ρ，生成视电阻率等值线图像，根据视电阻率图像分析地下介质地电特性。

25、本发明的技术效果：

26、1、本发明通过电磁场收发同步，实现了早延时瞬变电磁信号的有效拾取，彻底解决了传统瞬变电磁勘探盲区的难题；

27、2、本发明可通过延长发射电流线性关断时间实现大深度探测，较传统瞬变电磁法更具准确性；

28、3、本发明与传统瞬变电磁法相比，通过收发线圈的合理布设，大幅度降低了一次场信号幅值且保持稳定，可直接或间接消除一次场对二次场的干扰。

技术特征：

1.基于电磁场收发同步的测量装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的基于电磁场收发同步的测量装置，其特征在于，所述支撑件包括线圈外壳、连接杆和橡胶垫片；

3.根据权利要求2所述的基于电磁场收发同步的测量装置，其特征在于，所述线圈外壳包括发射线圈外壳和接收线圈外壳；所述发射线圈外壳用于固定发射线圈；所述接收线圈外壳用于固定接收线圈。

4.根据权利要求2所述的基于电磁场收发同步的测量装置，其特征在于，所述连接杆包括接收线圈承重杆、发射线圈承重杆和轴承，所述接收线圈承重杆与发射线圈承重杆内部安装连接线。

5.根据权利要求1所述的基于电磁场收发同步的测量装置，其特征在于，发射线圈半径与接收线圈半径半径比为1:(0.1-2.0)，发射线圈中心至接收线圈中心的距离为s，发射线圈半径与s比值为1:(2.452-3.387)。

6.根据权利要求2所述的基于电磁场收发同步的测量装置，其特征在于，所述支撑件可通过连接杆的轴承实现旋转折叠。

7.根据权利要求1所述的基于电磁场收发同步的测量装置，其特征在于，所述主机到所述支撑件的垂直距离≥3m。

8.基于电磁场收发同步的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种基于电磁场收发同步的测量装置及方法，所述装置包括：所述装置包括支撑件、所述支撑件两端设置有发射线圈和接收线圈；所述发射线圈和所述接收线圈共面，均采用漆包线绕制并通过连接线与主机相连；所述主机用于发射线性关断电流且关断时间可调，并通过内置GPS测量大地坐标。本发明本发明与传统瞬变电磁法相比，通过收发线圈的合理布设，大幅度降低了一次场信号幅值且保持稳定，可直接或间接消除一次场对二次场的干扰。

技术研发人员：周官群,梁希凯,刘海,胡雄武,余国锋,高永新,韩云春,黄刚,王亚飞,张维鑫
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15