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瞬變電磁儀和礦井水文地質(zhì)勘探方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種瞬變電磁儀和礦井水文地質(zhì)勘探方法。該瞬變電磁儀的接收端子采用矢量磁力計(jì)結(jié)構(gòu)，該矢量磁力計(jì)包括三軸磁通門(mén)傳感器，該三軸磁通門(mén)傳感器的X、Y、Z三個(gè)方向均采用微型線圈作為敏感單元，用于檢測(cè)包含地質(zhì)磁場(chǎng)變化信息的磁場(chǎng)信號(hào)。瞬變電磁儀采用了三軸磁通門(mén)傳感器，且其內(nèi)部X、Y、Z三個(gè)方向都有微型線圈作為敏感單元，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱信號(hào)的高靈敏度檢測(cè)，能夠有效減少近距離探測(cè)的盲區(qū)，提升了探測(cè)的準(zhǔn)確度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】瞬變電磁儀和礦井水文地質(zhì)勘探方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及瞬變電磁探測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及瞬變電磁儀和礦井水文地質(zhì)勘探方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國(guó)的主要能源，在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比重超過(guò)70%，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位。我國(guó)煤礦開(kāi)采深度平均每年增加20m以上，隨著開(kāi)采深度和開(kāi)采強(qiáng)度的不斷增加，煤礦安全問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn)，特別是近幾年，煤礦突水的危害日趨嚴(yán)重?！笆晃濉逼陂g全國(guó)煤礦水害事故分析報(bào)告中指出:2006?2010年全國(guó)煤礦水害發(fā)生10339起，死亡人數(shù)16811人，其中較大(死亡3人以上)以上水害事故140起，死亡人數(shù)1083人?！睹旱V安全生產(chǎn)“十二五”規(guī)劃》中明確指出:我國(guó)煤礦災(zāi)害日趨嚴(yán)重，急需進(jìn)一步完善災(zāi)害監(jiān)控、預(yù)測(cè)預(yù)警與防治技術(shù)體系，加大煤礦安全科技攻關(guān)，推廣使用先進(jìn)適用技術(shù)與裝備，提高技術(shù)裝備的安全保障能力。其早期探測(cè)預(yù)警技術(shù)及裝備是煤礦水害防治的關(guān)鍵。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)煤礦水害的監(jiān)測(cè)手段主要有鉆探、TSP (Tunnel SeismicPrediction，隧道地震預(yù)報(bào))探測(cè)技術(shù)、探地雷達(dá)法、直流電法、瞬變電磁法等。其中，瞬變電磁法憑借體積效應(yīng)小、方向性強(qiáng)、分辨率高、對(duì)低阻區(qū)敏感、設(shè)備輕便等一些優(yōu)點(diǎn)，已成為煤礦水害探測(cè)的最佳選擇方法。礦井瞬變電磁超前探測(cè)可以高效準(zhǔn)確地探測(cè)巷道迎頭前方富水狀態(tài)，可以提高煤礦生產(chǎn)效率、縮短巷道掘進(jìn)所花費(fèi)的時(shí)間，節(jié)約成本，特別是可以在狹小的巷道迎頭空間中，工作和數(shù)據(jù)采集效率高，不影響煤礦巷道的正常掘進(jìn)，是其它方法所不具備的。
[0004]但是，目前的瞬變電磁法存在近距離探測(cè)盲區(qū)，其主要原因是目前瞬變電磁儀的接收端子通常采用ImX Im的接收線圈，導(dǎo)致接收端子與發(fā)射端子之間的互感比較大，從而淺部地層結(jié)構(gòu)反射回的早期信號(hào)中所摻雜的一次場(chǎng)互感信號(hào)的影響較大，降低了探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供瞬變電磁儀和礦井水文地質(zhì)勘探方法，以解決上述瞬變電磁法存在近距離探測(cè)盲區(qū)的問(wèn)題。
[0006]在本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種瞬變電磁儀，該瞬變電磁儀的接收端子采用矢量磁力計(jì)結(jié)構(gòu)，該矢量磁力計(jì)包括三軸磁通門(mén)傳感器，該三軸磁通門(mén)傳感器的X、Y、Z三個(gè)方向均采用微型線圈作為敏感單元，用于檢測(cè)包含地質(zhì)磁場(chǎng)變化信息的磁場(chǎng)信號(hào)。
[0007]在本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種礦井水文地質(zhì)勘探方法，該方法采用上述瞬變電磁儀進(jìn)行勘探。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供的瞬變電磁儀采用了三軸磁通門(mén)傳感器，且其內(nèi)部X、Y、Z三個(gè)方向都有微型線圈作為敏感單元，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱信號(hào)的高靈敏度檢測(cè)，能夠有效減少近距離探測(cè)的盲區(qū)，提升了探測(cè)的準(zhǔn)確度?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例的矢量磁力計(jì)的平面陣列示意圖；
[0010]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例的矢量磁力計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例的瞬變電磁儀的接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例的瞬變電磁儀的接收系統(tǒng)電路原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過(guò)具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014]考慮到目前的瞬變電磁法存在近距離探測(cè)盲區(qū)的問(wèn)題，本實(shí)施例提供了一種瞬變電磁儀，該瞬變電磁儀的接收端子采用矢量磁力計(jì)結(jié)構(gòu)，該矢量磁力計(jì)包括三軸磁通門(mén)傳感器(也可以稱(chēng)為三軸磁通門(mén)探頭)，該三軸磁通門(mén)傳感器的X、Y、Z三個(gè)方向均采用微型線圈作為敏感單元，用于檢測(cè)包含地質(zhì)磁場(chǎng)變化信息的磁場(chǎng)信號(hào)。
[0015]本實(shí)施例的瞬變電磁儀采用了三軸磁通門(mén)傳感器，且其內(nèi)部X、Y、Z三個(gè)方向都有微型線圈作為敏感單元，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱信號(hào)的高靈敏度檢測(cè)，相比于ImXlm的接收線圈，本實(shí)施例的接收端子可有效減小發(fā)射端子與接收端子之間存在的互感，從而減少淺部地層結(jié)構(gòu)反射回的早期信號(hào)中所攙雜的一次場(chǎng)互感信號(hào)的影響，使瞬變電磁儀的接收端可以接收到更多純凈的早期信號(hào)，能夠有效減少近距離探測(cè)的盲區(qū)，提升了探測(cè)的準(zhǔn)確度。
[0016]為了增大瞬變電磁儀的有效探測(cè)距離，上述接收端子由5個(gè)相同的矢量磁力計(jì)以平面陣列的形式組成；具體地，上述接收端子可以采用5個(gè)矢量磁力計(jì)在平行于發(fā)射線圈的平面上組成平面陣列的方式實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，本實(shí)施例的瞬變電磁儀的接收機(jī)可以包括:多路同步采集模塊，用于同步采集5個(gè)相同的矢量磁力計(jì)檢測(cè)的磁場(chǎng)信號(hào)。
[0017]具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以將帶有5個(gè)矢量磁力計(jì)的接收端子連接到接收機(jī)的多路同步采集系統(tǒng)(即上述多路同步采集模塊)上，多路同步采集系統(tǒng)的同步信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線同步方式連接至瞬變電磁儀的發(fā)射機(jī)，根據(jù)瞬變電磁儀的發(fā)射機(jī)提供的同步信號(hào)，該多路同步采集系統(tǒng)同步采集瞬變電磁響應(yīng)信號(hào)。因?yàn)樯鲜鍪噶看帕τ?jì)具有高靈敏度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)IOnT微弱電磁波信號(hào)的有效接收，相對(duì)ImX Im線圈，該矢量磁力計(jì)的接收靈敏度得到了很大提高，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)深部地層中反射回的電磁波信號(hào)進(jìn)行接收，有效的提高了瞬變電磁儀的探測(cè)深度。
[0018]上述矢量磁力計(jì)的平面陣列的結(jié)構(gòu)可以為:4個(gè)矢量磁力計(jì)分別設(shè)置在四方形(例如0.8mX0.8m的正方形)的四個(gè)角上，I個(gè)矢量磁力計(jì)設(shè)置在四方形的中央位置上；各個(gè)矢量磁力計(jì)均由支架支撐。如圖1所示的矢量磁力計(jì)的平面陣列示意圖，其中，矢量磁力計(jì)11位于矢量磁力計(jì)12、矢量磁力計(jì)13、矢量磁力計(jì)14和矢量磁力計(jì)15圍成的四方形的中央，支架16將各個(gè)矢量磁力計(jì)連接并支撐在固定的位置。
[0019]上述支架的材料可以為PVC塑料(聚氯乙烯的簡(jiǎn)稱(chēng)，英文名稱(chēng)為Poly VinylChloride)，為了固定好各個(gè)矢量磁力計(jì)，每個(gè)矢量磁力計(jì)設(shè)置于支架的卡槽內(nèi)，該卡槽是根據(jù)各個(gè)矢量磁力計(jì)的安置位置進(jìn)行設(shè)置的，同時(shí)，該卡槽設(shè)置有固定矢量磁力計(jì)的開(kāi)關(guān)。優(yōu)選地，該支架設(shè)置在瞬變電磁儀的發(fā)射線圈中央，并與發(fā)射線圈處于同一個(gè)平面。
[0020]放好矢量磁力計(jì)之后，可以將支架和瞬變電磁儀的發(fā)射線圈平行于掌子面布置，該支架位于發(fā)射線圈中央并與發(fā)射線圈處于同一平面，并位于距離掌子面半米的距離進(jìn)行探測(cè)。發(fā)射線圈和接收端子分別連接到發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，瞬變電磁儀的發(fā)射機(jī)和多路同步采集系統(tǒng)之間采用同步電纜相連接。矢量磁力計(jì)采用陣列的方式可以使接收端子接收到更加全面的信息，同時(shí)矢量磁力計(jì)具有高靈敏度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)IOnT微弱電磁波信號(hào)的有效接收，所以本實(shí)施例的設(shè)計(jì)可以接收到更加全面的微弱電磁信號(hào)，可以有效的增加探測(cè)的深度。
[0021]為了進(jìn)一步提升探測(cè)的準(zhǔn)確度，本實(shí)施例的上述接收端子中的矢量磁力計(jì)外殼進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，在外殼上增加屏蔽線圈，有效降低工頻干擾以及其它電磁干擾，提高信號(hào)的信噪比，提供采集數(shù)據(jù)質(zhì)量，為精確探測(cè)打好基礎(chǔ)。同時(shí)瞬變電磁儀接收機(jī)可同時(shí)采集16路信號(hào)，最高采樣率為lMsps，探測(cè)有效信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍達(dá)153dB，并且具有良好的信噪比和諧波失真特性。如圖2所示的矢量磁力計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，該矢量磁力計(jì)包括外殼21和內(nèi)殼24 ;三軸磁通門(mén)傳感器22設(shè)置于內(nèi)殼24內(nèi)，且其微型線圈纏繞在鐵氧體磁芯上；外殼21與內(nèi)殼24之間設(shè)置有屏蔽線圈23。
[0022]其中，上述外殼的尺寸可以為30mm X 20mm X 20mm ;內(nèi)殼的尺寸可以為25mmX 15mmX 15mm。三軸磁通門(mén)傳感器22是利用MEMS技術(shù)加工而成的，三軸磁通門(mén)傳感器22封裝有小型接收線圈和鐵氧體磁芯，在鐵氧體芯X、Y、Z三個(gè)方向上分別有一個(gè)MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微機(jī)電系統(tǒng))工藝加工的微型線圈，根據(jù)磁通門(mén)傳感器原理，可以接收包含地磁場(chǎng)變化信息的磁場(chǎng)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三方向的矢量探測(cè)，采用鐵氧體磁芯可以有效的增強(qiáng)X、Y、Z三個(gè)方向微型線圈接收到磁場(chǎng)信號(hào)的強(qiáng)度，三個(gè)方向接收的磁場(chǎng)信號(hào)傳輸?shù)蕉嗦吠讲杉到y(tǒng)進(jìn)行處理，屏蔽線圈23為沿著X、Y、X方向與信號(hào)接收線圈的方向相同，可以有效屏蔽其他方向的感應(yīng)信號(hào)，減少干擾信號(hào)的影響。
[0023]如圖3所示的瞬變電磁儀的接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，該接收系統(tǒng)包括:接收端子31和接收機(jī)34，該接收端子31包括由磁芯外繞線圈32和感應(yīng)線圈33組成。其中，磁芯外繞線圈32相當(dāng)于屏蔽線圈，感應(yīng)線圈33是繞在磁芯上的線圈，起到感應(yīng)信號(hào)的作用。
[0024]接收機(jī)34由多路同步采集模塊35、控制模塊36、處理模塊37和供電模塊38組成。各個(gè)模塊的簡(jiǎn)單說(shuō)明如下:
[0025]多路同步采集模塊35主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)5路采集信號(hào)的同步采集，通過(guò)RC抗混疊濾波處理防止5路信號(hào)產(chǎn)生疊加混亂；
[0026]控制模塊36用于從多路同步采集模塊35采集的磁場(chǎng)信號(hào)中提取反映待測(cè)磁場(chǎng)的幅值最大的二次諧波，并將二次諧波轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；其由放大電路、鑒相電路、低通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路等組成，具體任務(wù)是提取采集的有效信號(hào)中可反映待測(cè)磁場(chǎng)的幅值最大的二次諧波并對(duì)其進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)將輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；其中，放大電路是將多路同步采集模塊采集回的數(shù)據(jù)進(jìn)行放大；鑒相電路主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)Χ、Υ、Ζ三方向信號(hào)的辨別處理；低通濾波電路主要是將采集的信號(hào)中摻雜的部分同極性電磁干擾信號(hào)進(jìn)行濾波處理；A/D轉(zhuǎn)換電路主要是將輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
[0027]處理模塊37用于讀取并存儲(chǔ)控制模塊輸出的數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)用戶指令處理數(shù)字信號(hào)，其主要由高速ARM芯片及其外圍電路組成，其任務(wù)是對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的高速讀取、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、顯示和上傳數(shù)據(jù)給上位機(jī)等；
[0028]供電模塊38用于為瞬變電磁儀供電，主要包括電池，其持續(xù)供電能力可以達(dá)到8個(gè)小時(shí)，從而保障探測(cè)工作的順利完成。
[0029]本實(shí)施例還提供了圖4所示的瞬變電磁儀的接收系統(tǒng)電路原理示意圖，其中包括:探頭、放大電路、鑒相電路，濾波輸出電路、反饋電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)源、晶體振蕩電路、分頻電路、激勵(lì)電路等，該接收系統(tǒng)電路的工作原理如下:
[0030]晶體振蕩電路產(chǎn)生幾MHZ的方波信號(hào)，經(jīng)分頻電路分頻后再經(jīng)探頭激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電路，形成幾KHZ的激勵(lì)信號(hào)。探頭在交變信號(hào)的激勵(lì)下，根據(jù)磁通門(mén)傳感器原理，產(chǎn)生輸出包含地磁場(chǎng)變化信息的激勵(lì)信號(hào)的二次諧波。該二次諧波經(jīng)放大電路放大后，在鑒相電路處與晶振振蕩的分頻信號(hào)鑒相，經(jīng)濾波輸出電路進(jìn)行濾波處理，形成正比于對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)方向的準(zhǔn)直流電壓信號(hào)，輸入至A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的直流電壓信號(hào)。該直流電壓信號(hào)經(jīng)反饋電路反饋至探頭的感應(yīng)線圈，產(chǎn)生與外磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)，構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)，使探頭工作在零磁場(chǎng)附近。瞬變電磁儀(例如:如其內(nèi)部的CPU)首先讀取地磁場(chǎng)的X和Z分量總量值之后，計(jì)算D/A轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生于地磁場(chǎng)大小最接近的補(bǔ)償電路，經(jīng)反饋電路作用于探頭,形成X和Z方向的補(bǔ)償磁場(chǎng)，以抵消這兩個(gè)方向的絕大部分自然磁場(chǎng)。這樣，磁場(chǎng)變化量可以處在模數(shù)轉(zhuǎn)換的有效動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)，進(jìn)而提高了測(cè)量靈敏度和分辨力。
[0031]本實(shí)施例的瞬變電磁儀的接收系統(tǒng)的接收端子采用MEMS加工工藝設(shè)計(jì)的矢量磁力計(jì)組成平面陣列，數(shù)據(jù)采集使用高速16位ADC，處理器采用高速的ARM處理器，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間使用同步電纜控制信號(hào)的同步性，可以減小瞬變電磁探測(cè)存在的探測(cè)盲區(qū)，增加探測(cè)的深度，減小干擾信號(hào)的影響，提高探測(cè)結(jié)果的可靠度。[0032]本實(shí)施例還提供了一種礦井水文地質(zhì)勘探方法，該方法采用上述瞬變電磁儀進(jìn)行勘探。具體地，采用上述瞬變電磁儀應(yīng)用時(shí)間域瞬變電磁法(TEM)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，在層狀大地介質(zhì)中，半徑為a和b的同心圓型線圈瞬變電磁互阻抗Z (t)計(jì)算公式為:
[0033]Z{t)=-U^tab^ L,![i(ρ)ρΑ()(Ρ, ρ,λ)].Ji(Aa)J2(Ab)Cl/.0
[0034]式中，Atl(P，ρ，λ)為層狀結(jié)構(gòu)大地阻抗函數(shù)，P為厚度與其電阻率的乘積，P為與_j?對(duì)應(yīng)的拉普拉斯算子，ω為角頻率，λ為漢克爾逆變換的積變量，I (ρ)為歸一化的
電流波形拉普拉斯變換，為關(guān)于P的拉普拉斯逆變換，J為貝賽爾函數(shù)。因?yàn)槲⑿偷慕邮站€圈尺寸較小，所以瞬變電磁互阻抗Z (t)會(huì)非常小，瞬變電磁儀探測(cè)回的早期信號(hào)中會(huì)攙雜著一次場(chǎng)互感信號(hào)的影響，本發(fā)明設(shè)計(jì)的接收端子可以有效減小互感信號(hào)的影響，使儀器可以接收到更多純凈的早期信號(hào)，對(duì)減小探測(cè)結(jié)果存在的盲區(qū)具有重大作用。
[0035]以上實(shí)施例中的瞬變電磁儀具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0036](I)探測(cè)靈敏度高:采用高靈敏度的矢量磁力計(jì)，最小可實(shí)現(xiàn)對(duì)IOnT微弱電磁信號(hào)的接收，從而使采集信號(hào)強(qiáng)度范圍變的更廣，探測(cè)的靈敏度相應(yīng)得到提高，有利于提高探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0037](2)抗干擾性能好:接收端子外殼進(jìn)行了屏蔽設(shè)計(jì)，有效的降低了工頻干擾以及其它電磁干擾，提高信號(hào)信噪比，同時(shí)利用矢量磁力計(jì)的方向性，在后期的數(shù)據(jù)處理中將探測(cè)后方反射回的電磁波數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行剔除處理，從而使接收系統(tǒng)的抗干擾性能得到有效的提聞，有利于提聞探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0038](3)采樣頻率較高:上述接收系統(tǒng)可同時(shí)采集16路信號(hào)，最高采樣率為lMsps，探測(cè)有效信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍達(dá)153dB，并且具有良好的信噪比和諧波失真特性，從而使采集的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，有利于提高探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0039]將上述瞬變電磁儀用于超前探測(cè)技術(shù)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下微弱電磁信號(hào)的高靈敏度接收，有效避免接收端子與發(fā)射線圈之間的互感，并降低井下復(fù)雜環(huán)境對(duì)探測(cè)結(jié)果的干擾，能夠?qū)γ旱V水害進(jìn)行準(zhǔn)確超前探測(cè)，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的預(yù)報(bào)預(yù)警具有重要作用。
[0040]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種瞬變電磁儀，其特征在于，所述瞬變電磁儀的接收端子采用矢量磁力計(jì)結(jié)構(gòu)，所述矢量磁力計(jì)包括三軸磁通門(mén)傳感器，所述三軸磁通門(mén)傳感器的X、Y、Z三個(gè)方向均采用微型線圈作為敏感單元，用于檢測(cè)包含地質(zhì)磁場(chǎng)變化信息的磁場(chǎng)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁儀，其特征在于，所述接收端子由5個(gè)相同的矢量磁力計(jì)以平面陣列的形式組成； 所述瞬變電磁儀的接收機(jī)包括:多路同步采集模塊，用于同步采集所述5個(gè)相同的矢量磁力計(jì)檢測(cè)的磁場(chǎng)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞬變電磁儀，其特征在于，所述矢量磁力計(jì)的平面陣列的結(jié)構(gòu)為:4個(gè)矢量磁力計(jì)分別設(shè)置在四方形的四個(gè)角上，I個(gè)矢量磁力計(jì)設(shè)置在所述四方形的中央位置上；各個(gè)矢量磁力計(jì)均由支架支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的瞬變電磁儀，其特征在于，所述支架的材料為聚氯乙烯PVC塑料，每個(gè)所述矢量磁力計(jì)設(shè)置于所述支架的卡槽內(nèi)，所述卡槽設(shè)置有固定所述矢量磁力計(jì)的開(kāi)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的瞬變電磁儀，其特征在于，所述支架設(shè)置在所述瞬變電磁儀的發(fā)射線圈中央，并與所述發(fā)射線圈處于同一個(gè)平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞬變電磁儀，其特征在于，所述接收機(jī)還包括: 控制模塊，用于從所述多路同步采集模塊采集的磁場(chǎng)信號(hào)中提取反映待測(cè)磁場(chǎng)的幅值最大的二次諧波，并將所述二次諧波轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 處理模塊，用于讀取并存儲(chǔ)所述控制模塊輸出的所述數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)用戶指令處理所述數(shù)字信號(hào)； 供電模塊，用于為所述瞬變電磁儀供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的瞬變電磁儀，其特征在于，所述控制模塊由依次相連的放大電路、鑒相電路、低通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的瞬變電磁儀，其特征在于，所述矢量磁力計(jì)包括外殼和內(nèi)殼；所述三軸磁通門(mén)傳感器設(shè)置于所述內(nèi)殼內(nèi)，且所述微型線圈纏繞在鐵氧體磁芯上；所述外殼與所述內(nèi)殼之間設(shè)置有屏蔽線圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的瞬變電磁儀，其特征在于，所述外殼的尺寸為30mmX20mmX20mm ;所述內(nèi)殼的尺寸為 25mmX 1 5mmX 15mm。
10.一種礦井水文地質(zhì)勘探方法，其特征在于，所述方法采用權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的瞬變電磁儀進(jìn)行勘探。
【文檔編號(hào)】G01V3/28GK103941298SQ201410150246
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】張文棟, 胡杰, 李國(guó)才, 桑勝波, 李朋偉, 李剛 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)