瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒及测量装置的制作方法

本实用新型属于分析及测量装置技术领域，具体涉及一种瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒及测量装置。

背景技术：

瞬变电磁法作为一种地球物理勘探方法，其实施效果和效率的关键因素之一是收发线圈或磁棒，简单的收发线圈或磁棒一体装配，由于线圈或磁棒之间的互感强，早时道的数据几乎无法使用，这也失去了一体化的功效。为了避免收发线圈或磁棒之间的互感耦合，两者通常分开制作、使用，如此一来，在野外施工时不仅效率低下，而且在地形起伏较大时不同位置、高程上采集的数据会受地形影响，资料横向对比有一定局限。

中国发明专利ZL201110424903.9发明了一种瞬变电磁响应信号梯度测量方法及观测装置，其公开了通过在发射线圈两侧对称放置两个规格相同的接收线圈或磁棒，两接收线圈或磁棒与瞬变电磁仪的瞬变电磁仪输入端口电连接，所述发射线圈与所述瞬变电磁仪的瞬变电磁仪输出端口电连接，所述瞬变电磁仪内设有第一集成运算放大器、第二集成运算放大器、第三集成运算放大器、模拟信号调理电路和A/D转换电路，利用两接收线圈或磁棒接收信号相减来抵消一次场互感信号，使得瞬变电磁早时段的信号采集识别成为可能。如果仅利用线圈作为接收天线，其尺寸必然较大，野外施工中不便于携带安置，小型化这种梯度测量装置成为一个难题。

线圈中置入磁棒形成天线，不仅能够在较大程度上提高线圈对磁场变化的灵敏度，而且大大缩小了接收天线的尺寸，但这种方式通常只用于接收天线；根据电磁感应的互换原理，线圈中置入磁棒后也应该可以构成发射天线，并能够大幅提升发射信号的强度，而且由于该发射天线的体积小，会具有较好的方向性。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒，旨在解决现有的瞬变电磁勘探用收发天线小型化难的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒，包括一发射线圈和对称设于发射线圈两侧的两规格相同的接收线圈，所述发射线圈和两所述接收线圈固定设于一非金属刚性外壳内，所述发射线圈中心设有发射线圈磁棒，两所述接收线圈中心设有接收线圈磁棒，所述发射线圈的轴线、两所述接收线圈的轴线、所述发射线圈磁棒的轴线、两所述接收线圈磁棒的轴线位于一条直线上，所述发射线圈位于所述发射线圈磁棒的中间位置，两所述接收线圈磁棒关于所述发射线圈对称，两所述接收线圈的输出反向串接形成瞬变电磁仪输入信号，用于测量两个接收线圈接收信号之间的差值。

优选地，所述发射线圈磁棒为一个或绕所述发射线圈轴线等间距分布的多个，所述接收线圈磁棒为一个或绕所述接收线圈轴线等间距分布的多个。

优选地，所述发射线圈磁棒和接收线圈磁棒为数量相同的多个，位于同一轴线上的每一所述发射线圈磁棒和每一所述接收线圈磁棒构成一根整体磁棒。

优选地，所述发射线圈磁棒和两接收线圈磁棒全部构成一根整体磁棒。

优选地，所述发射线圈和接收线圈为蜂窝式绕制线圈，包括一个或串联成一体的多个。

优选地，所述发射线圈磁棒和接收线圈磁棒采用稀土永磁铁或坡莫合金制成，所述稀土永磁铁包括钕铁硼磁钢。

优选地，所述非金属刚性外壳为圆筒状，且其轴线与所述发射线圈轴线位于一条直线上。

优选地，所述规格相同包括线圈支架、绕线材料、绕制方式和形状、线圈匝数都相同。

本实用新型还提出一种瞬变电磁勘探用测量装置，包括瞬变电磁仪、发射线圈和两接收线圈，所述发射线圈电连接瞬变电磁仪的输出端口，所述接收线圈电连接瞬变电磁仪的输入端口，所述发射线圈和两接收线圈构成上述任一项所述的瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果：

本实用新型所述发射线圈和两所述接收线圈固定设于一非金属刚性外壳内，所述非金属刚性外壳避免了周边金属结构对测量结果的影响，在实现小型化的同时，克服了一次场的干扰，可以观测到早时段的瞬变电磁信号，为浅层地球物理勘探提供了技术保障。瞬变电磁用于找矿或工程勘察时，现场的地形地质条件复杂，很多情况下施工场地狭小，不便于大面积布设线圈来开展测量工作，本实用新型提供的这种一体化棒状天线在保证收发天线体积、尺寸大幅缩小的情况下，还能够克服一次场的干扰，使得观测信号的分辨能力得到保障，是一种既能够广泛应用于隧道、钻孔中进行超前探测，同时也能适用于普通航空、海洋、地面、井中等瞬变电磁勘探环境中的新配件。本实用新型公开的一体化收发天线棒适合在地域狭小或地形条件差的野外环境下使用，具有很好的方向性，也适合地下巷道、采空区等狭小空间使用，此外由于个体轻巧，也可在空中、水中吊挂测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提出的瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒的结构示意图。

图2为本实用新型实施例二提出的瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒中多芯线圈结构示意图。

图3为本实用新型实施例三提出的瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒的结构示意图。

图4为本实用新型实施例四提出的瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒中采用分段绕制蜂窝线圈串联形成的接收线圈或发射线圈的结构示意图。

本实用新型的附图标号说明：

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型提出一种瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提出的瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒的结构示意图。

请参阅图1，瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒包括一发射线圈1和对称设于发射线圈1两侧的两规格相同的接收线圈2，所述发射线圈1和两所述接收线圈2固定设于一非金属刚性外壳3内，所述发射线圈1中心设有发射线圈磁棒4，两所述接收线圈2中心设有接收线圈磁棒5，所述发射线圈1的轴线、两所述接收线圈2的轴线、所述发射线圈磁棒4的轴线、两所述接收线圈磁棒5的轴线位于一条直线上，所述发射线圈1位于所述发射线圈磁棒4的中间位置，两所述接收线圈磁棒5关于所述发射线圈1对称，两所述接收线圈2的输出反向串接形成瞬变电磁仪输入信号，用于测量两个接收线圈接收信号之间的差值。

本实用新型所述发射线圈1和两所述接收线圈2固定设于一非金属刚性外壳3内，所述非金属刚性外壳3避免了周边金属结构对测量结果的影响，在实现小型化的同时，克服了一次场的干扰，可以观测到早时段的瞬变电磁信号，为浅层地球物理勘探提供了技术保障。瞬变电磁用于找矿或工程勘察时，现场的地形地质条件复杂，很多情况下施工场地狭小，不便于大面积布设线圈来开展测量工作，本实用新型提供的这种一体化棒状天线在保证收发天线体积、尺寸大幅缩小的情况下，还能够克服一次场的干扰，使得观测信号的分辨能力得到保障，是一种既能够广泛应用于隧道、钻孔中进行超前探测，同时也能适用于普通航空、海洋、地面、井中等瞬变电磁勘探环境中的新配件。

使用时，所述发射线圈1的两端1-1、1-2接入瞬变电磁仪的发射端口，两个接收线圈2的输出端2-1、2-2反向串接形成瞬变电磁仪输入信号，用于测量两个接收线圈接收信号之间的差值，该信号直接接入瞬变电磁仪的接收端或经过前置信号放大调理后在接入瞬变电磁仪的接收端，构成一种瞬变电磁勘探用测量装置。所述瞬变电磁仪内设有第一集成运算放大器、第二集成运算放大器、第三集成运算放大器、模拟信号调理电路、A/D转换电路，两所述接收线圈分别连接第一集成运算放大器和第二集成运算放大器，所述第三集成运算放大器电连接所述模拟信号调理电路，所述模拟信号调理电路电连接A/D转换电路。采用专利ZL201110424903.9公开的瞬变电磁响应信号梯度测量方法即可进行瞬变电磁响应信号梯度测量。

进一步地，所述发射线圈磁棒4数量为一个，每一所述接收线圈2内的接收线圈磁棒5数量为一个。

进一步地，所述发射线圈1和接收线圈2均由一个蜂窝式绕制线圈构成。

进一步地，所述发射线圈磁棒4和接收线圈磁棒5采用稀土永磁铁或坡莫合金制成，所述稀土永磁铁包括钕铁硼磁钢。

进一步地，所述非金属刚性外壳3为圆筒状，且其轴线与所述发射线圈1轴线位于一条直线上。

进一步地，所述规格相同包括线圈支架、绕线材料、绕制方式和形状、线圈匝数都相同。用以使得两所述接收线圈2的自感系数、电感、容抗、阻抗都相同。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提出的瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒中多芯线圈结构示意图。

请参阅图2，本实施例二与实施例一的不同之处在于：所述发射线圈磁棒4A为绕所述发射线圈1A轴线等间距分布的多个，所述接收线圈磁棒5A为绕所述接收线圈2A轴线等间距分布的多个。

可以是，所述发射线圈磁棒4A和接收线圈磁棒5A数量相同，且排列方式相同，位于同一轴线上的每一所述发射线圈磁棒4A和每一所述接收线圈磁棒5A构成一根整体磁棒。

实施例三

图3为本实用新型实施例三提出的瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒的结构示意图。

请参阅图3，本实施例三与实施例一的不同之处在于：所述发射线圈磁棒和两接收线圈磁棒为一根整体磁棒。发射线圈1B位于该根磁棒的中心位置，两接收线圈2B关于所述发射线圈1B对称分布于该根磁棒两侧位置。

实施例四

图4为本实用新型实施例四提出的瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒中采用分段绕制蜂窝线圈串联形成的接收线圈或发射线圈的结构示意图。

请参阅图4，本实施例四与实施例一的不同之处在于：所述发射线圈1C和接收线圈2C采用分段绕制好的蜂窝线圈串联形成一个整体线圈，一个整体线圈中的多段线圈套设于一根磁棒上。这种绕制方式可以改善瞬变电磁仪发射和接收信号。

本实用新型还提出一种瞬变电磁勘探用测量装置，包括瞬变电磁仪、发射线圈和两接收线圈，所述发射线圈电连接瞬变电磁仪的输出端口，所述接收线圈电连接瞬变电磁仪的输入端口，所述发射线圈和两接收线圈构成瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒，所述瞬变电磁勘探用一体化收发天线棒的具体结构参照上述实施例，由于发射线圈和两接收线圈采用了上述实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。