[发明专利]一种瞬变电磁仪器及补偿算法

说明书

本发明公开了一种瞬变电磁仪器，包括发射机、发射线圈、补偿线圈、接收线圈和接收机，所述发射线圈、补偿线圈和接收线圈三者中心同轴且互相平行，所述发射线圈和所述接收线圈的直径相同；所述补偿线圈与所述接收线圈串联且绕制方向相反，所述接收线圈在所述补偿线圈和所述发射线圈的正上方；使得发射线圈产生的一次场穿过补偿线圈和接收线圈组合的磁通量始终等于0或接近于0。还公开了一种瞬变电磁仪器的补偿算法。本发明能够在不削弱二次场的情况下消除一次场的影响，接收二次场早期信号，并提高了二次场的信号动态范围和接收精确度。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，特别是涉及一种瞬变电磁仪器及补偿算法。

背景技术

瞬变电磁法是地球物理勘探领域中一种很重要的方法，是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，且在一次脉冲间歇观测地下涡流场的方法，目前瞬变电磁法普遍的接收方式是采用感应线圈测量磁场的变化率，由于发射电流关断时，接收线圈本身产生感应电动势，并叠加在地下涡流场产生的感应电动势之上，因而造成瞬变电磁实测早起信号失真，形成探测盲区。随着铁路、公路和城市基础建设的加速发展，浅层工程地质问题日益显著，通常要求在有限场地条件下实现浅层高精度探测，为此，瞬变电磁法的收发距离和发射回线边长越来越短，线圈匝数越来越多，然而收发线圈的互感也越来越明显。201410092714.X的《一种瞬变电磁量测装置及方法》(以下简称“前案”)中有提到利用调零天线线圈来消除一次场的影响，但是，此方式在消除一次场的同时也大大地削弱了二次场的强度。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种瞬变电磁仪器及补偿方法，能够在不削弱二次场的情况下消除一次场的影响。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种瞬变电磁仪器，包括发射机、发射线圈、补偿线圈、接收线圈和接收机，所述发射线圈、补偿线圈和接收线圈三者中心同轴且互相平行，所述发射线圈和所述接收线圈的直径相同；所述补偿线圈与所述接收线圈串联且绕制方向相反，所述接收线圈在所述补偿线圈和所述发射线圈的正上方；使得发射线圈产生的一次场穿过补偿线圈和接收线圈组合的磁通量始终等于0或接近于0。

作为优化，所述发射线圈、接收线圈和补偿线圈的有效串入匝数为调节的。

作为优化，所述接收线圈与发射线圈的中心距离是所述发射线圈直径的0.5-4倍。

作为优化，所述补偿线圈的直径小于所述发射线圈的直径且所述补偿线圈与所述发射线圈在同一水平面上，所述补偿线圈和接收线圈的导线类型相同。

作为优化，所述补偿线圈的直径与所述发射线圈的直径相等且设置在所述发射线圈的上方且紧靠所述发射线圈但不与发射线圈重叠，所述补偿线圈和接收线圈的导线类型相同。

一种采用本发明所述的一种瞬变电磁仪器的补偿算法，包括以下步骤：

S1、将所述发射线圈置于待测区域表面上方，所述补偿线圈同轴设置于所述发射线圈的上方或同一水平面，所述接收线圈同轴设置于所述补偿线圈的上方；

S2、向发射线圈的发射回路中通入电流，调节所述补偿线圈和接收线圈的匝数和/或所述补偿线圈的匝数或直径，使得发射线圈产生的一次场穿过接收线圈和补偿线圈组合的磁通量始终等于0或接近于0；

S3、将权利要求1-5任一所述的一种瞬变电磁仪器吊至空中，所述接收机记录下无穷大电阻率背景下的发射机纯关断沿感应信号；

S4、将接收机正常采集的信号减掉S1所获得的纯关断沿感应信号，就是精确的二次场感应信号。

作为优化，根据探测需要，确定发射线圈的大小、位置以及接收线圈和补偿线圈的位置，根据发射线圈磁矩参数计算发射线圈一次场在接收线圈产生的垂向磁场，确定发射线圈和接收线圈的匝数。