一种三分量时间域电磁法孔中接收天线及信号处理方法与流程

本发明涉及一种接收天线及信号处理方法，属于信号处理领域，具体是涉及一种三分量时间域电磁法孔中接收天线及信号处理方法。

背景技术：

传统的垂直分量时间域电磁法接收天线将感应线圈缠绕在线圈骨架上，线圈骨架内部装有铁氧体磁芯材料，如图1所示，这样接收天线只能接收垂直方向的二次场信号。

市面上现有的三分量接收天线直接沿x、y、z三轴方向各制作一个接收天线，如图2所示，但该结构只能应用于地面探测，在煤矿井下施工难度大，并且无法送入钻孔内进行信号接收。

另外一种孔中接收天线的实现方式是：将接收天线分为三部分，每一部分设置不同的方向分量接收，在进行探测时通过移动接收天线的位置来测量待测地质体,该方案的缺点在于接收天线长度较长，相当于三个单分量接收天线的长度，因此便携性较差。因三个分量沿线性排列，所以实际测量位置并不相同。此外，按照此方式制作的水平分量接收天线接收信号能力较差，给后期数据处理带来较大困难。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种三分量时间域电磁法孔中接收天线及信号处理方法。该天线及其信号处理方法将感应线圈沿三分量接收天线中装有铁氧体磁芯材料的线圈骨架的x、y、z三轴方向绕制，然后装入尼龙材质的外管中，从而使该接收天线能够接收来自x、y、z三轴方向的二次场信号。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种三分量时间域电磁法孔中接收天线，包括：

骨架，其上绕制有用于接收来自垂直方向二次场信号的z分量线圈；

边框，垂直设置于骨架两端，其上绕制有用于接收来自水平方向二次场信号的x分量线圈或y分量线圈。

优化的，上述的一种三分量时间域电磁法孔中接收天线，所述骨架为中空结构，其内部空心部分装入铁氧体磁芯材料，外部刻有环形刻槽；所述z分量线圈缠绕于环形刻槽内。

优化的，上述的一种三分量时间域电磁法孔中接收天线，所述边框为方形边框，其四个顶角上分别设置有与骨架轴向平行的突起。

优化的，上述的一种三分量时间域电磁法孔中接收天线，所述线圈采用直径0.5mm漆包线制作。

优化的，上述的一种三分量时间域电磁法孔中接收天线，所述x分量线圈和y分量线圈绕制匝数多于z分量线圈的绕制匝数。

优化的，上述的一种三分量时间域电磁法孔中接收天线，所述骨架的长度远大于边框的边长或边框的直径。

一种三分量时间域电磁法孔中信号接收方法，包括：

利用在骨架上绕制的z分量线圈来接收垂直方向二次场信号的z分量线圈；

利用在骨架两端垂直设置的边框上绕制的x分量线圈或y分量线圈接收来自水平方向二次场信号的x分量线圈或y分量线圈。

优化的，上述的一种三分量时间域电磁法孔中信号接收方法，包括：

将接收到的二次场信号送入信号放大电路模块对信号放大，并且所述x分量线圈和y分量线圈的增益大于z分量的增益。

因此，本发明具有如下优点：该结构易于送入钻孔内部进行孔中信号接收，因此能避免井下电气设备带来的外接干扰，同时由于接收天线能接收三个方向的瞬变场信号，因此能获得更加真实的三维探测数据，更好的反映被测体的三维信息。

附图说明

附图1是传统垂直分量接收天线感应线圈绕线示意图；

附图2是传统三分量接收天线结构示意图；

附图3是三分量接收天线内部组成示意图；

附图4是感应线圈骨架截面线圈绕制示意图；

附图5是感应线圈骨架示意图；

附图6是信号放大电路组成框图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本发明提供的三分量时间域电磁法孔中接收天线是由感应线圈及骨架、磁芯、外壳、电池组、信号放大电路以及电源电路组成，如图3所示。感应线圈骨架上刻有环形刻槽，绕制接收来自垂直方向二次场信号的z分量线圈，骨架中空心部分装入铁氧体磁芯材料，骨架两端为方形边框，分别依次绕制接收x、y分量二次场信号的感应线圈，骨架横截面图如图4所示。在实际应用中，感应线圈采用直径0.5mm漆包线制作，整个感应线圈骨架结构如图5所示。

采用同磁芯三绕向的三分量磁性接收天线与三磁芯单方向绕制在体积上明显减小，为了使三个分量上的信号强度基本一致，增加横向分量的绕制匝数，同时标定出不同方向的灵敏度系数，在处理程序中予以补偿。在孔中有限的环境中采用此种绕制方式解决了孔中不能进行三分量探测的难题，在磁芯磁通量不饱和的条件下，三个分量之间的影响可以忽略不计，而这种条件在现有发射电流下是充分满足的。单磁芯三分量绕制方式比三磁芯单方向绕制在长度上只有后者的三分之一，而径向尺度基本不变，略大一点，重量也仅有后者的五分之二。更有利于施工操作。

感应线圈接收到的二次场信号经过高磁导率铁氧体磁芯材料信号增大以后，进入信号放大电路模块，信号放大电路包括小信号放大电路和大信号放大电路；二次场信号被感应线圈接收后，xy分量信号和z分量信号分别通过对应的放大器将信号放大，将小信号进行100或1000倍放大，将大信号进行1或10倍放大，然后通过模拟开关控制，将信号输出。信号放大电路组成如图6所示。接收天线放大器的xy分量放大器，与z分量放大器在放大增益上采用不同的倍数，以达到信号平衡的目的。

该接收天线外壳采用尼龙1010材质，外壳表面喷防静电漆，该结构易于送入钻孔内部进行孔中信号接收，因此能避免井下电气设备带来的外接干扰，同时由于接收天线能接收三个方向的瞬变场信号，因此能获得更加真实的三维探测数据，更好的反映被测体的三维信息。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种接收天线及信号处理方法，属于信号处理领域，具体是涉及一种三分量时间域电磁法孔中接收天线及信号处理方法。包括：骨架，其上绕制有用于接收来自垂直方向二次场信号的Z分量线圈；边框，垂直设置于骨架两端，其上绕制有用于接收来自水平方向二次场信号的X分量线圈或Y分量线圈。因此，本发明具有如下优点：该结构易于送入钻孔内部进行孔中信号接收，因此能避免井下电气设备带来的外接干扰，同时由于接收天线能接收三个方向的瞬变场信号，因此能获得更加真实的三维探测数据，更好的反映被测体的三维信息。

技术研发人员：王继矿;范涛;赵兆;赵睿;李博凡;刘磊;李德山
受保护的技术使用者：中煤科工集团西安研究院有限公司
技术研发日：2017.08.28
技术公布日：2018.01.16