[发明专利]主动场补偿式数字超低频电磁传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大地电磁测深(MT)法中使用的电磁传感器，尤其是在该传感器中设置主动场补偿系统，可以实现温度及振动对电磁传感器性能影响的自动补偿，同时内部设置有高精度宽频带数据采集系统，将电磁传感器接收的模拟信号转换成数字信号。

背景技术：

随着地球科学的发展以及人类对资源的需求不断增长，进行地球深部探测来研究大陆演化奥秘，寻找更多资源，进行环境保护，是当代地球科学的主要任务。地球物理观测是进行地球深部探测的重要方法技术，其中的大地电磁测深(MT)是研究地球深部电性结构的主要地球物理方法。随着电子技术的飞速发展和数据资料处理和解释手段进一步发展，该方法已经成为深部地球物理探测不可替代的地球物理方法之一，被广泛地应用于油气勘探、矿产资源勘探等领域。

大地电磁测深法(MT)是以天然的平面电磁波作为场源，通过观测相互正交的电磁场分量来探测地下不同深度介质的导电性结构。其基本原理是依据不同频率的电磁波在导电介质中具有不同趋肤深度，在地表通过测量不同频率电磁响应序列，经过相关的处理得出被测区域不同深度下的电性结构，从而实现勘探目的。

虽然大地电磁探测已经成为深部地球物理探测的一种主要方法技术，但仍有许多技术问题需要进一步研究与解决，特别是作为该方法中关键设备的电磁传感器。由于大地电磁测深法(MT)是一种以天然交变电磁场为场源的电磁勘探法，与其它有源的电磁勘探方法相比(CSAMT法、TEM法)，这种天然的交变电磁场信号极其微弱。在采集过程中电磁传感器内部的磁芯材料、感应线圈以及放大电路容易受到外界环境温度、振动等影响，导致电磁传感器的性能发生改变，从而导致测量的电磁场幅值和相位出现较大的误差。这种由于电磁传感器性能发生改变而产生测量误差，是没有办法利用数字处理技术加以消除。

针对上述问题，本发明将在电磁传感器内部设置一个主动场补偿系统，根据实时测量的温度及振动(强度及频率)等对电磁传感器的输出进行实时修正，实现电磁传感器输出的动态补偿。同时该装置内部设置有高精度、宽频带数据采集系统，实现传感器采集信号的数字化。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种用于大地电磁测深(MT)的具有主动场补偿式数字超低频电磁传感器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

主动场补偿式数字超低频电磁传感器，是由传感器外壳(6)两端分别固定有左端传感器封头(1)和右端传感器封头组成封闭的桶状结构，左端传感器封头1内设有SD卡槽2，靠近传感器外壳6设有限位左垫块4的支架，左垫块4左侧与左端传感器封头1内侧之间为采集模块仓3，采集模块仓3内装有采集模块，右端传感器封头内测装有右垫块，右端传感器封头外端设有凹槽，传感器外壳6内由外向里平行外壳长轴方向装有传感器屏蔽层7、感应线圈组5、磁棒9和磁芯棒支架8，左垫块和右垫块对感应线圈组5和传感器屏蔽层7限位。

采集模块是由标定线圈10经标定放大器11和16Bit D/A模块12与主处理器24连接，主感应线圈13经高精度放大器14和24Bit A/D模块15与主处理器24连接，主动磁场补偿线圈16经补偿电流电路17和补偿电源18与主处理器24连接，微震加速度传感器19经拾震放大器20和16Bit A/D模块21与主处理器24连接，.温度传感器22经温度补偿电路23与主处理器24连接，GPS授时模块25、SD卡26和IO接口27分别与主处理器24连接，IO接口27与485接口28连接，补偿电流电路17与主处理器24连接，磁棒9分别与标定线圈10、主感应线圈13和主动磁场补偿线圈16连接构成。

有益效果：现有的的大地电磁法(MT)采用的是模拟传感器，需要有专门的采集仪器才能工作。本发明将小型化、高性能信号采集装置与电磁传感器结合在一起，构建成数字式电磁传感器，这样不但可以极大地减少野外工作负担，而且也有效地避免外围电缆线感应电磁场造成的噪声。另外传感器内部设置有主动电磁场补偿系统，根据实时测量的温度及振动数据启动主动补偿系统，对采集的信号进行实时自动补偿，有效地克服了环境温度及振动对测试数据造成的影响。该电磁传感器局域测试精度高、频带范围宽、补偿范围宽及设备轻便等优点。

主动补偿系统利用振动和温度测试系统的数据，在探头内部创建一个幅值相同相位相反的主动补偿磁场，以此抵消由于温度及振动产生的干扰，实现电磁传感器的主动补偿功能。

附图说明

图1为动场补偿式数字超低频电磁传感器结构图。

图2为图1中采集模块仓3中装有的采集模块结构框图