[发明专利]基于100%占空比双极性电流的矿井瞬变电磁探测方法

说明书

本发明公开了一种基于100％占空比双极性电流的矿井瞬变电磁探测装置，提出采用占空比100％的双极性方波来激发二次场，在不增加发射磁矩、接收天线有效面积的情况下将二次场信号强度提高了1倍。由于没有关断间歇，在相同探测时间内叠加次数增加了1倍，二次场信噪比提高至倍，提高了探测的准确率和效率。同时，利用一次场在电流稳定期间变化率为0的特点，采用磁感应线圈或磁感应探头输出二次场感应电压，实现了电流发射期间总场中二次场的提取。具有重大实际应用意义。

技术领域

本发明涉及矿井地球物理勘探领域，更具体地说，它涉及一种基于100％占空比双极性电流的矿井瞬变电磁探测方法。

背景技术

瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场的一种方法。瞬变电磁法按照应用范围包含航空、地面、海洋、矿井瞬变电磁法，矿井瞬变电磁法广泛应用于煤矿井下掘进迎头前方、巷道顶底板、工作面顶底板、侧帮水害探测领域，是一种时间域方法。

矿井瞬变电磁探测技术主要用于地下工程中致灾水体探测。现有地下工程瞬变电磁探测技术都是基于50％占空比双极性电流发射，耗能大，效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于100％占空比双极性电流的矿井瞬变电磁探测方法及装置，采用占空比100％的双极性方波来激发二次场，在不增加发射磁矩、接收天线有效面积的情况下将二次场信号强度提高了1倍。由于没有关断间歇，在相同探测时间内叠加次数增加了1倍，二次场信噪比提高至倍，提高了探测的准确率和效率。同时，利用一次场在电流稳定期间变化率为0的特点，采用磁感应线圈或磁感应探头输出二次场感应电压，实现了电流发射期间总场中二次场的提取。具有重大实际应用意义。

为了解决上述问题，本发明技术方案是，一种基于100％占空比双极性电流的矿井瞬变电磁探测方法，包括以下步骤：

S1：系统初始化，设置瞬变电磁仪的发射电流脉宽和电流叠加次数；

S2：当天线旋转或移动到约定的测线和测点时，发射单元通过发射天线发射在S1中设置的脉宽的正方波电流；

S3：在S2中正方波电流发射完毕后，瞬变电磁仪通过发射单元通过发射天线发射在S1中设置的脉宽的负方波电流；同时，接收天线接收前方地层感应的二次场信号，并输出二次场感应电压反馈至电磁仪中进行采集；

S4：在S3中负方波电流发射完毕后，电磁仪通过发射天线发射在S1中设置的脉宽的正方波电流；同时，接收天线接收前方地层感应的二次场信号，并输出二次场感应电压反馈至电磁仪中进行采集；

S5：重复进行S3和S4步骤，直至完成S1中设置的叠加次数。

在上述方案中，以20ms脉宽发射电流和叠加16次为例，需要在第1个发射周期，先发射20ms脉宽正方波电流，再发射20ms负方波电流，然后第二个发射周期再继续上述操作，共测量16次。

作为一种优选方案，S3和S4中，正方波发射电路和负方波发射电流之间没有发射电流关断间歇期。

作为一种优选方案，利用了发射电流稳定期间一次场变化率为0的特点，采用磁感应线圈或磁感应探头输出二次场感应电压，实现了电流发射期间总场中二次场的提取。

具体测量方法可依照图3中提供的探测流程图。

一种基于100％占空比双极性电流的瞬变电磁探测装置，基于上述的100％占空比双极性电流的瞬变电磁探测方法，包括收发装置、与收发装置连接的瞬变电磁仪，主机包括电源、控制单元、充电插座、显示屏、发射单元、接收单元和天线插座；天线插座与收发装置活动连接；收发装置包括收发天线、收发线圈或探头，收发天线包括发射天线和接收天线。