专利名称：瞬变电磁8字发射接收线圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及发射接收线圈，尤其涉及一种瞬变电磁8字发射接收线圈。该线圈是 瞬变电磁设备的重要组成部分，发射线圈完成电磁场的激发，接收线圈完成感应电磁场的 接收。
背景技术：
瞬变电磁方法(Transient Electromagnetic Methods，简写为 TEM)属于一种地球 物理勘探方法，该方法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉 冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。主要应用在工程地质勘 察、金属矿藏探查、煤矿探查等领域。目前瞬变电磁天线线圈都采用矩形框，如图1、图2。由于瞬变电磁方法接收发射 线圈产生的二次电磁场，因此必然也同时接收到外界的其它电磁波。线圈接受外界干扰电 磁场状况如图3所示。图3中干扰电磁场为示意的等效电磁场，实际测量时不同的干扰电 磁场方向是不定的。由电磁感应定理可以知道，干扰电磁场产生的感应电流按一个方向沿 整个线圈流通。因此感应的干扰电流和有效电流混在一起，因而这些干扰电磁波是一种干 扰，可以导致接收线圈接收的数据无法有效使用。瞬变电磁方法由于二次场信号很弱，特别是到中晚期，很容易受外界干扰的影响。 排除外界干扰，提高信噪比一直是瞬变电磁的重要研究内容。来自外界干扰的种类较多，针 对其特征不同，所采用的方法有所区别。目前常用的方法有(“瞬变电磁仪中几种干扰的 消除方法”，西安交通大学学报，2001，第4期)1、信号的累加信号的累加是瞬变电磁系统 提高信噪比常见方法之一，累加方法就是把多次周期取样信号逐次地累加起来，最后取其 平均值。一般来讲，经过n次取样累加后，可取得nl/2倍的信噪比改善。2、用双极性同步 采样抑制噪声在瞬变电磁仪系统中，使用占空比为1/4的双极性脉冲电流作为激励源，在 正、负脉冲的间歇时间内观测二次场的瞬变特征。可以一定程度上抑制低频电磁噪声、风动 噪声及前一个取样周期的剩余信号，以及更有效地抑制工业电及其谐波的干扰。但是，该方 法对其他频率的干扰不能有效地抑制。3、用随机双极性采样法抑制噪声在原来发射周期 T上加一个随机数t，t G (0，T)，把周期为T的双极性发射方波变成了非周期(T+t)的随 机双极性发射方波，再通过与其同步的采样就把周期性的干扰信号变成了非周期性的随机 干扰信号。可以一定程度上压制周期性的干扰信号和非周期性的随机干扰信号。4、数字滤 波后期数据处理研制干扰方法，通过不同的滤波方法达到剔除部分干扰信号。目前这几种方法都是利用信号处理手段研制干扰，取得了一定效果，但由于数字 信号处理本身的局限性，导致每种方法压制外界干扰都有其不同针对性，从大量实际测量 数据表明，在外界干扰大且干扰存在一定规律时(如工业区、城区、输电线信号线附近)，采 用上述方法压制外界干扰，仍然效果有限，不能满足数据要求，往往达不到实用的效果。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种能有效消除干扰电 磁场的瞬变电磁8字发射接收线圈。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案瞬变电磁8字发射接收线圈，其特征 是该发射接收线圈是在常规单个框形发射、接收线圈的基础上，分别将发射线圈和接收线 圈从中间扭转180度，变形为两个8字线圈。在上述方案中，所述每个8字线圈的两个子线圈呈矩形框。具体地说，所述每个8字线圈的两个子线圈呈正方形框。更具体地说，每个8字线圈的两个子线圈面积相等。本发明设计“8”字几何形态的线圈，可以有重叠回线8字线圈和中心回线8字线 圈两种，见图6、图7。下以重叠回线8字线圈为例说明消除干扰电磁场原理，(中心回线线 圈原理相同)，观察干扰电磁场产生的感应电流情况。从图4中可以看出，左右两个子框(取面积相等)产生的感应电流I方向正好相 反，也即是说两个子框对外界干扰产生的感应电流相互抵消。在一般情况下，外界干扰源的 距离比线圈的尺寸要大得多，可以近似认为外界干扰场在两个子框内产生的感应电流I是 相等的，因此这种干扰感应电流近似被全部抵消。而发射线圈产生的有效电磁场，情况和干 扰场不同，如图5，由于发射线圈也是8字型，两个发射子线框产生的电磁场方向相反，因而 导致两个接收子框产生的感应电流I方向一致，相互加强。也即是说8字线圈对有效场产 生的感应电流方向不产生影响。从上述分析可以看出重叠回线8字线圈对外界干扰应该具有很强的压制作用。本发明通过“8”字几何形态的发射、接收线圈，在前期采集信号时就达到消除外界 干扰电磁波的目的。该线圈在消除干扰电磁波的同时，保证自身激发的电磁波要能有效的 接收，使用较方便，实用于瞬变电磁方法的实际工作。
图1重叠回线矩形线圈。图2中心回线矩形线圈。图3矩型线圈干扰电磁场示意图。图4重叠回线8字线圈干扰电磁场示意图。图5重叠回线8字线圈有效电磁场示意图。图6重叠回线8字线圈设计示意图。图7中心回线8字线圈设计示意图。图8a采用8字线圈进行数据采集单道归一化电位值(V/I)衰减曲线图。图8b采用矩形回线进行数据采集单道归一化电位值(V/I)衰减曲线图。图9a采用8字线圈进行数据采集V/I值剖面图。图9b采用矩形回线进行数据采集V/I值剖面图。
具体实施例方式本实施例是在常规矩形发射、接收线圈的基础上，分别将发射线圈1和接收线圈2
4从中间扭转180度，变形为两个8字线圈，并且每个8字线圈的两个子线圈面积相等，具体 设计为重叠回线8字线圈和中心回线8字线圈见两种，见图6、图7。图8、图9所示是在测点附近有高压线的同一地点采用传统重叠回线矩型线框和 重叠回线8字形线框做的对比测量结果(两者测量有效面积相等)从图8、图9中可以看出，常规矩形线圈采集数据(图中b)畸变明显，正是外界干 扰电磁场所致，8字线圈采集数据(图中a)相对平滑，没有畸变现象，几乎完全消除两外界 电磁场干扰。因此可以看出8字线圈比常规矩型线圈的抗干扰能力要强很多。
权利要求
瞬变电磁“8”字发射接收线圈，其特征是该发射接收线圈是在常规单个框形发射、接收线圈的基础上，分别将发射线圈和接收线圈从中间扭转180度，变形为两个8字线圈。
2.根据权利要求1所述的瞬变电磁“8”字发射接收线圈，其特征是所述每个8字线圈 的两个子线圈呈矩形框。
3.根据权利要求1所述的瞬变电磁“8”字发射接收线圈，其特征是所述每个8字线圈 的两个子线圈呈正方形框。
4.根据权利要求1所述的瞬变电磁“8”字发射接收线圈，其特征是每个8字线圈的两 个子线圈面积相等。
全文摘要
瞬变电磁8字发射接收线圈，其特征是该发射接收线圈是在常规单个框形发射、接收线圈的基础上，分别将发射线圈和接收线圈从中间扭转180度，变形为两个8字线圈。本发明通过8字几何形态的发射、接收线圈，在前期采集信号时就达到消除外界干扰电磁波的目的。该线圈在消除干扰电磁波的同时，保证自身激发的电磁波要能有效的接收，使用较方便，实用于瞬变电磁方法的实际工作。
文档编号H01F41/04GK101853730SQ20091006376
公开日2010年10月6日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者刘建学, 刘铁, 卿志, 周柏林, 曹哲明, 朱正国, 林昀 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司