[发明专利]用于实施电磁探测的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于实施电磁探测(即地球物理勘测)的方法和装置。

背景技术

已知在电磁探测系统中使用大功率发射机，其依靠发射机回路产生一次的、随时间变化的电磁场。该一次场在地球中激发电流，反过来产生二次场。例如，接收机所检测到的二次场可用于分析地球成分。可以认识到，系统的灵敏度和动态范围受接收机所检测到的一次场与二次场之间的比的限制。

接收机暴露于一次场会影响精确度，并因此影响检测信号的有效性。因此，可以认识到，为限制干扰，需要使接收机处的一次场无效或反接。例如，公知的AeroTEM系统利用包括扁平的初级线圈或者回路的发射机，给发射机馈入一个方向上的电流以在一个轴向方向上产生一次场。将直径较小的扁平的无效(nulling)或者反接线圈布置在初级线圈的中心，并向其馈入相反方向的电流，以产生与一次磁场轴向相反的无效场，从而在轴上并在轴向方向上无效该一次磁场。

然而，仅仅因为一次场在其他方向上的成分仍然干扰(swamp)该接收机，因而在轴向方向上无效该一次场仅仅使接收机能够检测该方向上的二次场。因此，现有的系统无法在三维中或通过矢量法执行对二次场的准确检测。此外，这表明，该公知系统的精确度对于很多微扰敏感，例如该无效线圈相对于初级线圈的轴向的、径向的或者旋转的位移。反过来，这意味着机械线圈结构必须是鲁棒且坚硬的，由此降低其空气动力学效果。在线圈结构要通过飞机(例如直升机)进行运输的情况下，问题可能尤为突出。

本发明设法提供一种改进的系统。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于实施对地球表面的电磁探测的方法，该方法包括以下步骤：提供至少一个初级线圈；给线圈通电，以产生一次电磁场；使地球表面暴露于该一次场中；提供接收机，以检测地球由于一次场在其中所产生的电流而产生的二次场；提供隔开的多个无效线圈，并以使得该一次场在该接收机周围的三维体积内无效的方式来给该无效线圈通电。

使一次场在该接收机周围的三维体积内无效，使得接收机能够通过矢量法检测二次场。

通过将无效线圈与初级线圈串联布置，可以通过与初级线圈相同的电流来给无效线圈通电。然而，在本发明的范围内，例如通过适当的电流分路来控制馈送给无效线圈的电流，以便仅通过初级电流(即，馈送给初级线圈)的一部分来驱动特定无效线圈。

在本发明所设想的一个特定结构中，将无效线圈以纵向隔开、堆叠的关系同轴地布置在初级线圈的轴上。可以存在多个以纵向隔开的关系同轴布置的初级线圈。

根据本发明的另一方面，提供了用于实施电磁探测的装置，该装置包括：至少一个初级线圈；用于给该线圈通电以产生一次电磁场并使地球表面暴露于该一次场中的装置；接收机，用于检测地球由于该一次场在其中所产生的电流而产生的二次场；隔开的多个无效线圈；以及用于以使得该一次场在接收机周围的三维体积内无效的方式给无效线圈通电以使得接收机能够通过矢量法检测二次场的装置。

根据本发明，还提供了一种无效线圈装置，其包括：多个无效线圈，以相对于接收机和一个或更多个产生一次场的初级线圈的预定配置布置；以及用于给无效线圈通电的装置，该多个无效线圈组合起来，产生用于使一次场在接收机周围的体积内无效的场，从而使得接收机通过矢量法检测由地球响应于其暴露于该一次场而产生的二次场。

本发明的其他特征将根据下面给出的描述和所附权利要求来说明。

附图说明

现在将参考附图，仅作为示例更为详细地描述本发明。

图1概略地示出了本发明的第一实施例；以及

图2概略地示出了本发明的第二实施例。

具体实施方式

从图1可以看出，装置10包括：单个扁平的初级线圈12；以及多个(这里为两个)扁平的无效或者反接线圈14，它们以纵向隔开、堆叠的关系与初级线圈同轴布置。以箭头16指示的方向的电流给初级线圈通电，以箭头18指示的反方向的电流来给无效线圈14通电。初级线圈12产生的一次场由箭头20指示。无效线圈产生的无效场由箭头22指示。如下面更详细描述的，线圈的几何形状及其通电方式使得场20在线圈的公共轴的体积中至少近似地抵消场22。

无效线圈可以具有单匝或者多匝。此外，可以通过改变它们的纵向间隔和半径来控制由无效线圈所产生的无效场的场曲率。在实际中，针对无效线圈中的给定数目的匝数，将为了提供在无效体积上对一次场20的最佳的无效而选择线圈半径和纵向线圈间隔。

在实际布置中，使用具有10m标称直径的8匝初级线圈12。下表给出了数学推导出的无效线圈的最佳布置。