[发明专利]一种单发双收的零磁通探测线圈

说明书

本发明公开一种单发双收的零磁通探测线圈。包括发射机、一个发射线圈、一个内接收线圈、一个外接收线圈以及接收机。发射线圈与发射机相连，内、外接收线圈分别独立与接收机相连。所述内、外接收线圈和发射线圈均位于同一个平面，所述内接收线圈完全位于发射线圈之内，所述外接收线圈完全位于发射线圈之外。通过调节内、外发射线圈的大小，使得两个线圈接收的一次场的信号相减为零。在关断期间：两个接收线圈接收信号相减。而在关断之后，两线圈的信号相互叠加，增加接收信号的强度。本发明的有益效果是实现了关断期间消除一次磁场对接收线圈影响。

技术领域

本发明涉及应用地球物理领域，具体涉及一种单发双收的零磁通探测线圈，其为一种时间域电磁法探测线圈。

背景技术

时间域电磁法是一类人工源电磁勘探方法，该方法的基本做法是人为向地下发射一定频率的脉冲电磁场，地下电性介质由于电磁感应原理会产生一个二次感应场，这个不断衰减的二次场向上传播至接收线圈中。瞬变电磁接收的便是衰减的二次场信号，经过数据处理和反演手段反推地下介质的电学性质和结构特征。

瞬变电磁法发射源一般为脉冲激发电流，在两个脉冲电流之间进行观测，理论上发射波形为正负双极性方波，但现实中，由于电流无法实现瞬间关断，因此发射波形往往呈现梯形波或近似梯形波的发射波形，梯形的下降沿所用的时间称为关断时间。

由瞬变电磁法的原理可以看出，该方法理论上是在关断之后观测纯二次场的，但实际上，由于关断时间的存在，在关断期间，发射线圈内仍存在电流，尚存在一次场，同时又存在一部分近地表产生的二次场。一次场与二次场相互耦合，并且一次场的强度要相对较大，使得观测数据无法真实反映浅层信息，导致浅层存在一个探测盲区，一般来说，根据关断时间的长短，探测盲区在几米至二三十米之间不等。探测盲区的存在严重影响了瞬变电磁的浅层探测能力。

探测盲区的原因是关断期间一次场与二次场的耦合导致的，因此如果能够把一次场与二次场分离就可以提高瞬变电磁法的浅层探测精度，分离一、二次场有两种思路，从硬件上解决或通过算法解决。由于发射波形并非完全是典型的梯形波，因此从算法角度进行矫正也是近似的，目前没有能够完美解决关断期间一、二次场耦合的理论和方法。从硬件上解决是较为可靠稳定的办法，近年来，国内外公开一些能够削弱或消除一次场影响的探测装置，例如公告号为CN103837899A的装置，通过上下两个发射相反一次场的发射线圈，使得接收线圈处的磁通量为零，这种装置具有实时消除一次场的能力，但是发射一次场的能量却也耗损严重，探测能力有限。另一种公告号为CN106908845A的装置，将接收线圈设置在发射线圈的边缘处，通过接收线圈的特殊位置，使得一次场在接收线圈内的总磁通为零，同时又不削弱发射功率。这种装置尽管解决了一次场的影响，但是其接收线圈位置与发射线圈不在同一中心，不具有中心耦合的优势，与异常场的耦合性较弱。并且位置必须在仪器出厂时设定好，一旦位置有所偏差，就不能消除一次场，对仪器的稳定性要求较高。

总结来说，传统装置无法消除一次场，部分已公开的装置虽然解决了一次场影响，但有的削弱了发射功率，有的无法实现中心耦合。

发明内容

本发明的目的是公开一种单发双收的零磁通探测线圈，用以解决上述背景技术中阐述的现存的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供一种单发双收的零磁通探测线圈，其组成包括发射机、一个发射线圈、一个内接收线圈、一个外接收线圈以及接收机。

所述发射机与发射线圈相连接；所述外接收线圈与内接收线圈分别与接收机相连；

所述发射线圈、内接收线圈以及外接收线圈三者处于同一平面；并且发射线圈完全将内接收线圈包围在内，外接收线圈完全将发射线圈包围在内，即发射线圈位于内接收线圈与外接收线圈之间，且三者不等大。

本发明所述的装置消除一次场的原理如下：