[发明专利]一种航空混场源电磁探测系统及方法

说明书

本发明公开了一种航空混场源电磁探测系统及方法。该系统以直升机为运载平台，采用地面电性源与空中磁性源激发、空中高灵敏小带宽线圈与空中低灵敏大带宽线圈接收的模式。高灵敏小带宽线圈能感应大功率电性源与天然场源激发大地后产生的微弱的信号，具有大功率发射、大探测深度、轻挂载、高灵敏度等优点，主要应用于深层大地探测；低灵敏大带宽线圈与磁性源发射机的发射线圈共面，具有准确、高信噪比、高分辨率等优点，主要用于中浅层大地探测。本发明在充分发挥了直升机灵活机动与地面大功率供电、天然场源频谱成分丰富等优势，综合了磁性源、电性源和天然场源电磁探测系统的优点，实现了快速、大面积、大深度探测范围的全方位精细化电磁勘探。

技术领域

本发明属于电磁探测领域，具体而言为一种航空混场源电磁探测系统及方法。

背景技术

目前国内外航空电磁探测仪器主要有收发一体的机载磁性源探测系统、地面大功率发射空中无人机搭载低灵敏大带宽接收的电性源探测系统、只有接收系统的机载天然场源探测系统。三种系统分别应用于中浅层、中深层、深层大地的探测。为结合三种系统优点进行大深度范围电磁探测，目前发展出频率域多发射系统多频率组合发射、电性源与磁性源切换发射、时间域与频率域组合发射三种模式。

CN101369025B公开了一种《一种组合场源人工源频率域电磁测深方法》，描述了通过在每一发送位置上,布置有两组以上电磁激励信号发送设备,分别同时向地下发送不同频率组、不同功率的电磁激励信号进行多频率组合测试的方法，属于多发射频率组合发射模式。但是该方法在激励源的频谱成分相对天然场和磁性源脉冲激发场而言仍然有较大差距。

CN101303415B公开了一种《混场源电磁法组合式场源发射装置》，描述了一种能切换电性源和磁性源的组合式场源发射装置。但是该装置放置在地面时会丢失磁性源收发一体结构对一次场的抑制、磁性源发射系统与接收系统的时间同步等重要优势，放置在飞机上时，会受到直升机供电功率限制导致发射磁矩限制，进一步影响探测深度。

WO/2019/084862公开了一种《AIR CODE HYBRID-SOURCE ELECTROMAGNETICDETECTION SYSTEM》、CN107894620A公开了《一种航空编码混场源电磁探测系统》，描述了一种高低频分时发射的混场源电磁探测系统，该系统在瞬变电磁探测系统发射电流关断的时期发射高频伪随机电流。利用瞬变电磁探测系统负责深部、低频伪随机发射系统负责浅层探测，时间域与频率域组合发射。但是，由于直升机供电功率限制导致的峰值发射磁矩偏小，该系统的探测深度一般不超过800m。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种航空混场源电磁探测系统及方法，该系统以直升机为运载平台，采用空中高灵敏小带宽线圈采集天然场源与地面大功率电性源激励大地产生的感应信号、空中低灵敏大带宽线圈采集磁性源周期性双极性脉冲电流激励大地产生的感应信号。在深层探测方面结合天然场源频谱连续且丰富、地面电性源大磁矩激发的优点，在提高系统分辨率的同时提高系统探测深度；在浅层探测方面，使用收发一体的磁性源电磁探测系统解决了地面电性源电磁探测系统在距离源3倍趋肤深度以内勘探盲区的问题。因此本发明在充分发挥了直升机灵活机动与地面大功率供电、天然场源频谱成分丰富、磁性源收发一体中浅层精细探测等优势，实现了快速、大面积、大深度探测范围的全方位电磁勘探。

本发明是这样实现的，

一种航空混场源电磁探测系统，以直升机为运载工具，包括地面仪器和空中仪器，所述地面仪器包括电性源发射机、两个发射电极、地面站三分量接收传感器以及地面参考站，所述电性源发射机和发射电极位于同一直线上，所述地面参考站用于接收地面站三分量接收传感器采集的天然场三分量磁场数据；