[发明专利]一种测量交变磁场的不对称分数匝线圈缠绕方法

说明书

本发明提供了一种测量交变磁场的不对称分数匝线圈缠绕方法：绕制线圈的圆盘被等分为偶数个过圆心的扇形区域，顺时针排列为扇形区域1至扇形区域N；每匝线圈被分成N‑1个分数子匝，每个分数子匝缠绕一个扇形区域，相邻两个扇形区域的分数子匝的缠绕方向相反，扇形区域N空出；扇形区域1至N‑1缠绕分数子匝的子匝系数比值为；每个分数子匝包含周向圆弧部分和径向直线部分，周向圆弧部分缠绕扇形区域圆周部分，径向直线部分缠绕扇形区域过圆心的径向切面部分；通过旋转线圈依据感应电动势的大小和旋转角度判断磁场的大小和方向。本发明可实现空间中磁场的测量处理。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种测量交变磁场的不对称分数匝线圈缠绕方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展,当今科学计算可视化的研究内容为重点研究三维矢量场的测量。目前非均匀三维矢量场测量的方法为将矢量场转化为标量或张量进行输出，而矢量场的方位信息很难准确的表示出来，导致对非均匀三维矢量场的评估不准确。同三维标量场相比,非均匀三维矢量场的测量更具挑战性。与此同时，非均匀三维矢量场的测量仪器设备发展还不完善，因此研发非均匀三维矢量场的探测仪器及成像技术已成为研究趋势。

在地质勘探领域中，随着技术的发展，传统的勘探方法不能满足对地质勘探的需要，地质勘探中的前探测技术的应用越来越广泛。一类前方探测的传感器可超前探测地层信息，能实现对超前地层的评价，但由于目前的前探测传感器对地层边界的探测性能不好，当仪器在地层内移动时，由于背景信号的干扰，不能准确接收地层边界的反射信号，在地质导向和地层评价方面出现严重的误判，不能有效探测地层边界的位置和大小。因此需要研发一种能实现远距离探测地层界面距离、方位的天线结构。

因此，现有技术中迫切地需要一种测量交变磁场的不对称分数匝线圈缠绕方法，该方法涉及矢量磁场的测量领域，也用于地质勘探领域快速求解层界面的方向及距离等方面。

发明内容

（一）发明目的

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了一种测量交变磁场的不对称分数匝线圈缠绕方法，能够实现空间中磁场的测量处理；能够用于矢量磁场的测量领域，以及用于地质勘探领域快速求解层界面的方向及距离等方面。

（二）技术方案

作为本发明的第一方面，本发明公开了一种测量交变磁场的不对称分数匝线圈缠绕方法，包括：

绕制线圈的圆盘被等分为偶数个过圆心的扇形区域，且顺时针排列为所述扇形区域1至所述扇形区域N；N≥4；

基于所述扇形区域，每匝线圈被分成N-1个分数子匝，每个所述分数子匝缠绕一个所述扇形区域，相邻两个所述扇形区域的所述分数子匝的缠绕方向相反，此时，所述扇形区域N空出；

基于所述分数子匝，所述扇形区域1至N-1缠绕所述分数子匝的子匝系数比值满足：

且

其中，N为扇形区域个数；J_i为所述扇形区域i所对应的子匝系数；

基于所述分数子匝，每个所述分数子匝包含周向圆弧部分和径向直线部分，所述周向圆弧部分缠绕扇形区域圆周部分，所述径向直线部分缠绕所述扇形区域过圆心的径向切面部分；

基于上述缠绕方法缠绕的不对称分数匝线圈，通过旋转线圈依据感应电动势的大小和旋转角度来判断磁场的大小和方向。

一种可能的实施方式中，在缠绕多组线圈的情况下，所述扇形区域1至N-1的所述分数子匝缠绕导线的间距之比为所述扇形区域1至N-1缠绕的所述子匝系数的倒数之比。