[发明专利]全空间瞬变电磁法物理模型实验用的测量装置无效
申请号: | 201210270049.X | 申请日: | 2012-08-01 |
公开(公告)号: | CN102788998A | 公开(公告)日: | 2012-11-21 |
发明(设计)人: | 杨海燕;邓居智;张华 | 申请(专利权)人: | 东华理工大学 |
主分类号: | G01V3/10 | 分类号: | G01V3/10 |
代理公司: | 南昌新天下专利商标代理有限公司 36115 | 代理人: | 涂志刚 |
地址: | 344000*** | 国省代码: | 江西;36 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 空间 电磁 物理 模型 实验 测量 装置 | ||
技术领域
本发明属于地球物理勘探技术领域,涉及地下瞬变电磁法物理模型实验中的地下瞬变电磁法物理模型实验用的测量装置。
背景技术
地下瞬变电磁法主要用于煤矿巷道岩层内部潜在威胁的采空积水区和含导水构造预测预报,及工程隧道和防空工程中地质灾害预测等。施工装置位于地下巷道内部使得瞬变电磁场的分布变化特征既不同于地表板空间,也不同于无巷道的均匀全空间,因此含巷道瞬变电磁理论与技术研究一直成为该领域的焦点,基于相似准则的物理模型实验研究是最为重要的研究手段之一,也是专业课程实验教学的必备环节。
目前实验中最常采用的实验方案为:用绝缘胶带将四片有机玻璃缠绕在一起,由此构成巷道空间;两片正方形玻璃中间夹一个小正方形玻璃,固定后形成支架装置,并用漆包线围绕玻璃片缠绕,形成多匝小回线装置。试验时在野外空旷地带挖掘坑槽,将已制作的巷道装置和回线装置放入其中,并用土壤掩埋。由此,实验模型便建立起来。在用与该方案类似的装置进行实验时,存在如下四个问题:
(1)支架装置固定在巷道装置内的特定位置,不能实现连续测量,而在模型实验中单点资料可信性不高,需要在同一地质环境下的资料集合。
(2)测量装置进行移动时需要剖开土层,手动将支架装置移动,这样便破坏了实验环境,获取的多测点资料失去可比性。
(3)巷道装置两头没有密闭堵头,实验中会有土块涌入,如此便会改变实验环境,使巷道空腔环境发生变化,不利于研究和分析巷道空间对电磁信号的影响。
(4)测量导线电阻率恒定,导致发射电流不能改变,无法调整磁矩,进而无法开展不同发射电流和发射磁矩条件下瞬变电磁法探测深度及信噪比研究。
发明内容
本发明提供一种能满足科学研究和专业教学需要的全空间瞬变电磁法物理模型实验用的测量装置,能解决上述实验中的四个主要问题。同时,本发明作为一个独立的整体,可应用于更为复杂的层状全空间介质内的物理模型实验。
本发明所采用的技术方案:
时间域瞬变电磁法物理模型实验相似准则及附加条件为
和
式中,σ、μ、ε、ω和分别为电导率、导磁率、介电常数、圆频率和采样时间,为所有线型尺度,脚标表示被模拟的野外系统。
在相似准则下对含巷道全空间瞬变电磁法物理模型实验装置进行设计如下。
它包括巷道及测量支架,所述巷道由至少三块巷道形板和两块堵头端板组成连接位置密封的棱柱结构,测量支架由测量薄板和三个或三个以上尼龙螺丝组成,尼龙螺丝之间按同一缠绕方向缠绕测量导线,测量支架与巷道的一个面平行滑动连接,测量支架两端与测拉绳连接,测拉绳由两块堵头端板上的引出孔引出,测量导线由两块堵头端板上的某一引出孔引出,测量导线与一个实验用滑动变阻器连接。
优选:所述巷道由四块巷道形板和两块正方形堵头端板组成连接位置密封的正四棱柱结构。
巷道底部的巷道形板的两侧分别连接一根长管,长管上设有滑行槽口,两个滑行槽口相对,两个滑行槽口的上槽口侧边或下槽口侧边分别在同一平面上,该平面与巷道底部的巷道形板平行。
进一步优选:测量薄板的两端插入滑行槽口与滑行槽口滑动连接。
或测量薄板的两端各与一薄板连接,两端的薄板插入滑行槽口与滑行槽口滑动连接。
或测量薄板的两端分别通过两个滑轮支杆与两个滑轮连接,滑轮与测量薄板垂直,滑轮支杆通过滑行槽口插入长管内,滑轮与长管的管壁或管壁上设有的滑轮槽滑动连接。
测量薄板上设有四个连接孔,四个连接孔组成正方形,在测量薄板的同一侧面上,四个尼龙螺丝分别与四个连接孔连接,测量导线缠绕在同一侧面的尼龙螺丝上,缠绕测量导线的这一侧面朝向巷道中间位置。
测量薄板沿巷道轴向两端设有拉绳孔,两端的拉绳孔分别与两根测拉绳连接。
本发明符合物理模拟相似准则下的技术要求,并能完成物理模型实验的以下几个任务:(1)建立稳定的巷道模型空间和含发射-接收线圈的支架装置。(2)完成多个测点的连续测量,且不会造成模型环境变化。(3)可根据要求实现不同点距的顶、底板和侧帮测量。(4)通过变阻器调整发射电流以改变发射磁矩,可开展不同发射磁矩下瞬变电磁法探测深度与信噪比研究。(5)所有材料为非导电性材料,避免造成额外的感应电磁信号,进而对实际测量信号产生干扰。本发明测量支架和巷道装置简单,调整方便,可以进行拆卸,装置均由非导电性材料构成,因而不会对测量信号产生干扰。本发明能达到科学研究和专业教学中物理模型实验的目的、要求。
附图说明
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