一种基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置及方法与流程

本发明涉及一种矿井瞬变电磁数据采集装置及方法，尤其是一种基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置及方法。

背景技术：

目前，瞬变电磁探测法在煤矿勘查领域获得了越来越广泛的应用。其基本原理就是，利用一个不接地的回线向煤矿地下介质发射脉冲电磁波作为激发场源，即一次场，脉冲电磁波结束以后，其内部会产生感生的涡流，这种涡流又会产生电磁场，即二次场，通过利用专门仪器观测二次场的强弱、空间分布特性和时间特性，并进行相应的分析，获得煤矿井下隐蔽致灾地质因素相关信息。

由于瞬变电磁法接收的信号是在一次场的激发条件下地下介质产生的二次场，信号强度相对较弱，受其他因素产生的电磁场，即背景场，干扰影响较大，尤其是在煤矿井下施工环境较为复杂，往往很难采集到高信噪比的二次场原始数据，严重影响矿井瞬变电磁法的应用效果。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置，能够筛选掉受背景场影响较大的二次场数据，并通过实时调整数据采集叠加次数，能够有效的提高数据信噪比，较大程度的提高瞬变电磁法的应用效果。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置，包括发射线圈、接收线圈、发射控制模块、接收控制模块、反馈控制模块和数据记录模块；所述发射线圈用于按一定周期发射电流一次产生一次场，所述接收线圈用于接收背景场及与二次场的叠加场；所述发射控制模块用于控制所述发射线圈每发射n次电流，停止发射一次；所述接收控制模块用于获取所述接收线圈接收的二次场数据，并将数据传输到所述数据记录模块；所述反馈控制模块用于在初始数据采集叠加次数设置的基础上，根据背景场和二次场数据特征（二次场呈现圆滑的衰减曲线特征，背景场呈现随机干扰特征，接收到的信号是二次场和背景场的叠加），控制所述接收控制模块调整数据叠加次数，进行数据采集；所述数据记录模块用于分别记录所述接收控制模块传输的每一次背景场数据和二次场数据，并对多次记录的数据进行实时叠加。

在上述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置中，在所述接收控制模块内设置一个初始的数据叠加次数n1；在采集的背景场平均值大于预先设定的数值A时，增加1次叠加；在采集的背景场平均值小于A时，判断已经采集的二次场与平均二次场的均方根误差，当误差大于预先设定的数值B时，增加1次叠加。

在上述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置中，所述数值A和所述数值B均通过所述反馈控制模块设置，所述数值A设置为平均二次场的5%-20%，所述数值B设置为平均二次场的2%-30%。

在上述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置中，在所述接收控制模块内设置一个最大叠加次数n2，当采集的叠加次数达到n2时，采集终止。

在上述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置中，所述反馈控制模块用于根据所述接收控制模块接收到的二次场数据进行数据质量判别，当采集的二次场与平均二次场的均方根误差大于所述数值B时，判定数据质量受到强电磁干扰，本次采集的数据无效。

在上述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置中，所述发射控制模块根据所述反馈控制模块的反馈信息判断是否进行补充数据采集（当判定采集的数据无效时进行补充数据采集），并控制所述发射线圈完成补充数据采集，将发射信号传输到所述数据记录模块。

在上述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置中，所述接收控制模块根据所述反馈控制模块的反馈信息判断是否需要在初始设置的数据采集叠加次数基础上再进行补充数据采集（当判定采集的数据无效时进行补充数据采集）。

在上述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置中，还包括图形显示模块，用于根据所述数据记录模块传输的数据进行实时的成图显示，同时显示背景场信息和有效的二次场信息，实时分析电性信息。

一种基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集方法，采用上述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置进行二次场数据采集。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明提供的一种基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置，由于采用了发射线圈、接收线圈和发射控制模块结构，使得接收控制模块可以获得背景场数据和背景场与二次场的叠加场数据，因此，本发明能够实时记录背景电磁场，全面掌握数据采集过程中背景场的变化规律，筛选掉受背景场影响较大的二次场数据，有效提高数据信噪比。

（2）本发明提供的一种基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置，由于还采用了反馈控制模块结构，可以根据反馈信息实时调整数据采集叠加次数，因此，本发明能够更加有效的筛选掉受背景场影响较大的二次场数据，更加有效的提高数据信噪比。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，图1是本发明一种基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置结构示意图。

图中标记为：1-发射线圈，2-接收线圈，3-发射控制模块，4-接收控制模块，5-反馈控制模块，6-数据记录模块，7-图形显示模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1显示的是本发明一种基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置的优选实施例。

所述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置，包括发射线圈1、接收线圈2、发射控制模块3、接收控制模块4、反馈控制模块5和数据记录模块6；所述发射线圈1用于按一定周期发射电流一次产生一次场，所述接收线圈2用于接收背景场及与二次场的叠加场；所述发射控制模块3用于控制所述发射线圈1每发射n次电流，停止发射一次；所述接收控制模块4用于获取所述接收线圈2接收的二次场数据，并将数据传输到所述数据记录模块6；所述反馈控制模块5用于在初始数据采集叠加次数设置的基础上，根据背景场和二次场数据特征（二次场呈现圆滑的衰减曲线特征，背景场呈现随机干扰特征，接收到的信号是二次场和背景场的叠加），控制所述接收控制模块4调整数据叠加次数，进行数据采集；所述数据记录模块6用于分别记录所述接收控制模块4传输的每一次背景场数据和二次场数据，并对多次记录的数据进行实时叠加。

在本实施例中，在所述接收控制模块4内设置一个初始的数据叠加次数n1；在采集的背景场平均值大于预先设定的数值A时，增加1次叠加；在采集的背景场平均值小于A时，判断已经采集的二次场与平均二次场的均方根误差，当误差大于预先设定的数值B时，增加1次叠加。

在本实施例中，n1优选10次、20次或30次，所述数值A和所述数值B均通过所述反馈控制模块5设置，所述数值A设置为平均二次场的5%-20%，所述数值B设置为平均二次场的2%-30%。

在本实施例中，所述数值A优选10%，数值B优选15%。

在本实施例中，在所述接收控制模块4内设置一个最大叠加次数n2，当采集的叠加次数达到n2时，采集终止，n2优选50次、60次、80次或100次。

在本实施例中，所述反馈控制模块5用于根据所述接收控制模块4接收到的二次场数据进行数据质量判别，当采集的二次场与平均二次场的均方根误差大于所述数值B时，判定数据质量受到强电磁干扰，本次采集的数据无效。

在本实施例中，所述发射控制模块3根据所述反馈控制模块5的反馈信息判断是否进行补充数据采集（当判定采集的数据无效时进行补充数据采集），并控制所述发射线圈1完成补充数据采集，将发射信号传输到所述数据记录模块6。

在本实施例中，所述接收控制模块4根据所述反馈控制模块5的反馈信息判断是否需要在初始设置的数据采集叠加次数基础上再进行补充数据采集（当判定采集的数据无效时进行补充数据采集）。

在其他实施例中，所述基于背景场反馈的矿井瞬变电磁数据采集装置还包括图形显示模块7，用于根据所述数据记录模块6传输的数据进行实时的成图显示，同时显示背景场信息和有效的二次场信息，实时分析电性信息。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。