瞬变电磁法发射机装置研究范文

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《科技广场杂志》2015年第二期

1实验过程

实验采用的是澳大利亚生产的TeeraTEM-3型瞬变电磁仪，该仪器能较为详细地记录发射和接收线圈的参数，如接收线圈总电阻、关断时间、发射电流、加载电压、仪器内外温度等，还可进行中心回线、重叠回线、分离回线等多种装置形式的野外数据采集工作。其稳定工作的最小外接电压是23.2V，最大允许的发射电流为10A，故小回线的发射线圈电阻不能太小。野外实验选择的是四周比较开阔、远离人类活动及工业电线的场地。首先以半径为7.1m的圆形线圈装置，发射与接收线圈各6匝，半小时测量一次，连续测量13小时，以观测关断时间随外界环境变化的规律。然后，做了不同的叠加次数和采样时间序列的类型对关断时间影响的实验。最后，分别改变线圈形状和匝数采集数据，以研究不同线圈参数对关断时间的影响。每次实验都在同一点上做，以保证数据的稳定性。

2分析研究

2.1同点同参数观测的关断时间变化图一给出了接收和发射线圈都为6匝，半径为7.1m的圆形重叠回线，叠加次数为256次。从早上7点开始，在同一点上，每半小时测量一次，共计测量了26组数据。除个别干扰点外，实验结果的趋势大致相同。所有仪器记录的参数中，发射线圈电阻变化规律与其关断时间变化有较明显的关系。从图一可以看出，发射线圈电阻的变化范围是4.1Ω～4.5Ω，这可能是受到环境温度、湿度等的影响。而关断时间的变化范围为247μs～277μs。关断时间和发射线圈电阻的变化近似成反比例关系。这表明在装置及发射机参数不变的情况下，发射机关断时间大小与发射线圈的电阻变化是有关系的。

2.2不同发射机参数对关断时间的影响

2.2.1叠加次数的影响图二给出了接收线圈为7匝，发射线圈为5匝，单匝接收/发射线圈面积为50m2的重叠回线，改变叠加次数所采集到的关断时间数据。图二表明，叠加次数从2次增加到10000次的过程中，叠加次数增加5000倍，而关断时间的变化几乎在10μs范围内，由此可推断相同回线装置和参数的条件下，仅改变叠加时间对关断时间影响很小。

2.2.2不同时间序列的影响改变仪器内部预设的不同时间序列类型，其他参数保持不变，在同一点采集数据，每种时间序列都采集5次数据，表一给出了所测量数据的关断时间的平均值。表一是不同类型的长时序列、中间时间序列、高密度时序列以及不同采集时长的关断时间变化。表一说明时间序列的类型变化，关断时间的值是基本相同的，即不同时间序列的选择不会对关断时间造成明显的改变。也就是说，关断时间的大小是不受数据采集时的时间序列类型的控制。

2.3不同线圈形状和匝数对关断时间的影响表二给出了重叠回线装置的发射线圈匝数不同和线圈匝数相同但形状不同测量的关断时间及相关数据。发射线圈匝数不同，同一小回线和重叠回线的关断时间的变化规律是大致相同的[1]。从表二可知，关断时间会随装置的发射线圈匝数增加而增大；在匝数不变的情况下，不同形状线圈的发射磁矩相差很大，但其关断时间改变幅度较小。对发射线圈的匝数与其关断时间进行线性拟合，发现两者具有良好线性关系；而线圈的发射磁矩的改变与关断时间的变化没有明显的线性关系。

3结束语

（1）同一规格电缆绕制的线圈在环境条件发生变化时，电阻会在小范围内发生变动，使关断时间发生明显变化。即在发射线圈及发射机装置参数不变的情况下，其电阻越小，关断时间越大。（2）采集数据时，发射机中叠加次数和时间序列参数的选择，对关断时间基本没有影响。（3）影响关断时间的主要因素是发射线圈的匝数。在线圈单匝长度和匝数不变的情况下，关断时间会随发射磁矩增大而增加，但是增加幅度较小。线圈匝数变化，即使发射磁矩大幅减小，关断时间与线圈匝数呈线性增加。

作者：蔡中超张振坤胡斌李根单位：东华理工大学核工程与地球物理学院