[发明专利]单孔电磁波层析成像超前探测装置及方法

权利要求书

1.一种单孔电磁波层析成像超前探测装置，其特征在于：它包括现场主机（1），探头（2），设置在探头（2）内的发射线圈（2.1）、接收线圈（2.2）、发射电路（2.3）、接收电路（2.4）、单片机（2.5）、电池（2.6）、探头网口（2.7），其中，所述发射电路（2.3）的信号输出端与发射线圈（2.1）的信号输入端连接，接收电路（2.4）的信号输入端与接收线圈（2.2）的信号输出端连接，所述发射电路（2.3）和接收电路（2.4）的通信端均与单片机（2.5）的通信端连接，所述单片机（2.5）的数据通信端通过探头网口（2.7）与现场主机（1）的数据通信端连接，所述电池（2.6）分别向发射电路（2.3）、接收电路（2.4）和单片机（2.5）供电；

所述发射电路（2.3）和发射线圈（2.1）能在单片机（2.5）的控制下向待测钻孔（5）周围发射不同频率的探测电磁波，所述接收电路（2.4）和接收线圈（2.2）用于接收待测钻孔（5）周围对探测电磁波的响应电磁波信号，该响应电磁波信号具有与探测电磁波相对应的多个不同频率；

所述单片机（2.5）能将响应电磁波信号数字化处理，并将数字化处理后的响应电磁波信号通过探头网口（2.7）输送到现场主机（1），所述现场主机（1）用于根据不同频率的响应电磁波数字信号和对应的频率计算得到各个频率的探测电磁波响应的视电阻率值和相应频率的探测半径，并将所有不同频率的探测电磁波以及与各个探测电磁波频率对应的视电阻率值和相应频率的探测半径生成待测钻孔（5）周围不同半径围岩（9）的视电阻率图谱。

2.根据权利要求1所述的单孔电磁波层析成像超前探测装置，其特征在于：它还包括发射线圈三角柱形安装座（6）和接收线圈三角柱形安装座（7），发射线圈（2.1）和接收线圈（2.2）均有三组，所述三组发射线圈（2.1）分别设置在发射线圈三角柱形安装座（6）的三个侧面上，所述三组接收线圈（2.2）分别设置在接收线圈三角柱形安装座（7）的三个侧面上。

3.根据权利要求2所述的单孔电磁波层析成像超前探测装置，其特征在于：所述发射线圈三角柱形安装座（6）和接收线圈三角柱形安装座（7）均为环氧棒材安装座。

4.根据权利要求1所述的单孔电磁波层析成像超前探测装置，其特征在于：它还包括设置在探头（2）尾端的推杆（4）。

5.根据权利要求1所述的单孔电磁波层析成像超前探测装置，其特征在于：所述现场主机（1）包括中央处理器（1.1）、存储器（1.2）、人机交互设备（1.3）、主机网口（1.4）和系统总线（1.5），其中，所述存储器（1.2）、人机交互设备（1.3）和中央处理器（1.1）均与系统总线（1.5）连接，所述系统总线（1.5）通过主机网口（1.4）连接探头网口（2.7）。

6.一种利用权利要求1～5任意一项所述单孔电磁波层析成像超前探测装置进行待测钻孔超前探测的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：将探头（2）置于待测钻孔（5）孔口；

步骤2：现场主机（1）通过单片机（2.5）控制发射电路（2.3）使发射线圈（2.1）发射不同频率的探测电磁波；

步骤3：不同频率的探测电磁波在待测钻孔（5）内形成不同频率的响应电磁波，接收线圈（2.2）接收上述不同频率的响应电磁波，并将该不同频率的响应电磁波传输给接收电路（2.4）；

步骤4：接收电路（2.4）对接收到的不同频率的响应电磁波进行信号预处理，并将不同频率的响应电磁波转换为不同频率的响应电磁波数字信号，接收电路（2.4）将所述不同频率的响应电磁波数字信号通过单片机（2.5）传输给现场主机（1）；

步骤5：现场主机（1）根据上述不同频率的响应电磁波数字信号和对应的频率计算得到各个频率的探测电磁波响应的视电阻率值和相应频率的探测半径，现场主机（1）将所有不同频率的探测电磁波以及与各个探测电磁波频率对应的视电阻率值和相应频率的探测半径生成待测钻孔（5）周围不同半径围岩（9）的视电阻率图谱；

步骤6：根据步骤5中得到的视电阻率图谱，推断探头（2）周围空间内是否存在低阻体异常，如果存在低阻体异常，则根据低阻体异常结果来分析探头（2）周围空间内是否有含水体或含水地质构造，这样就实现了待测钻孔的超前探测。