[发明专利]一种用于大地电磁探测的磁传感器

说明书

本发明公开了一种用于大地电磁探测的磁传感器，包括：磁芯，其用于接收由控制电路产生的激励电流，进而产生磁通；感应组合线圈，其用于感应接收磁场信号并将所述磁场信号传输给控制电路；控制电路，用于对所述磁场信号进行处理并输出，同时产生激励电流传输至磁芯，产生反馈电流传输至反馈组合线圈；反馈组合线圈，其用于将电路反馈电流转化为磁场；切换开关模块，其用于切换选择感应组合线圈、反馈组合线圈与控制电路的组合连接关系。采用本发明所述的磁传感器，解决了传统磁传感器功能单一、频带范围小的问题，极大的拓展了磁传感器的使用范围，并且提升了磁传感器的测量精度。

技术领域

本发明涉及地磁探测领域，尤其涉及一种用于大地电磁探测的磁传感器。

背景技术

地面电磁探测也称频率域电磁测深法(FEM)，它是以大地电磁测深理论为基础，根据电磁波在地下传播的特性，通过在地面上观测同一测点正交的电场和磁场分量，计算出视电阻率数据，再对资料进行推断解释，进而判断地下矿产资源类型、深度、规模等，是电法勘探中的一种构造地球物理方法。

FEM应用频率范围较宽，从0.0001Hz到几百kHz跨约9个数量级，主要包括天然场源大地电磁测深法(MT)、天然场源音频电磁测深法(AMT)、可控源音频电磁测深法(CSAMT)等。根据电磁感应的趋肤效应原理，不同的探测频率对应不同的探测深度，即高频电磁场穿透浅，低频电磁场穿透深，所以FEM探测深度可以实现从地面以下几十米到几百公里范围内不等。

MT是探测地球深部矿产资源分布、研究地壳及上地幔构造特征以及大陆流变学特征的重要手段。根据多年观测资料，一般认为天然电磁场的信号起源于：太阳辐射的变异；大气圈下层电荷的移动；雷电放电等。大地电磁场的变化具有较宽的频谱，波动的周期从几毫秒到几十年。在地质勘探中应用的周期范围是几毫秒到几万秒。

AMT从频率域角度看较MT的应用频率高，约在1Hz～10kHz之间，用于浅部地质勘探。对于频率高于几Hz的天然电磁场信号主要来自人为的电力系统分布(如高压线)和气象活动(如闪电等)。其在个别的几个频点(如50Hz)附近人工场强度较大，信号易受到干扰，因此需要在远离人居住的野外环境下进行实验。

针对MT和AMT的信号微弱、易受干扰的缺点，可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)通过发射不同频率的人工电磁波，而在很远的距离观测如Ex、Ey、Hx、Hy、Hz的振幅和相位等参数，实现对不同深度地下视电阻率的测量。主要特点是场源信号强，因此对实验环境要求较弱，地形对其影响小，在测量方法及数据处理上与AMT相同。

虽然各种不同频率域电磁测深方法的应用场源和频段略有不同，但均是利用电磁波在大地介质中的传播特性来检测地下电阻率信息的。FEM需要测量电场分量与磁场分量才能反演出地下电阻率信息，因此磁传感器是FEM系统获取磁场分量的关键部件。由于FEM涉及的频带较宽，对磁传感器的工作频率范围要求也较宽。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供的大地电磁探测的磁传感器包括：

磁芯，其用于接收由控制电路产生的激励电流，进而产生磁通；感应组合线圈，其用于感应接收磁场信号并将所述磁场信号传输给控制电路，并且包括低频感应组合线圈和高频感应组合线圈；控制电路，其包括低频控制电路和高频控制电路，并且用于对所述磁场信号进行处理并输出，同时产生激励电流传输至磁芯，产生反馈电流传输至反馈组合线圈；反馈组合线圈，其用于将电路反馈电流转化为磁场，并且包括低频反馈组合线圈和高频反馈组合线圈；切换开关模块，其用于切换选择感应组合线圈、反馈组合线圈与控制电路的组合连接关系。

在一些实施方式中，所述磁传感器为磁芯形式的感应式磁传感器。

在一些实施方式中，所述磁传感器具有两个工作模式，一个是低频模式，一个是高频模式。

在一些实施方式中，所述磁芯材料是非晶合金、纳米晶合金、坡莫合金、铁氧体和硅钢。