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《科技廣場雜志》2015年第二期

1實驗過程

實驗采用的是澳大利亞生產的TeeraTEM-3型瞬變電磁儀，該儀器能較為詳細地記錄發射和接收線圈的參數，如接收線圈總電阻、關斷時間、發射電流、加載電壓、儀器內外溫度等，還可進行中心回線、重疊回線、分離回線等多種裝置形式的野外數據采集工作。其穩定工作的最小外接電壓是23.2V，最大允許的發射電流為10A，故小回線的發射線圈電阻不能太小。野外實驗選擇的是四周比較開闊、遠離人類活動及工業電線的場地。首先以半徑為7.1m的圓形線圈裝置，發射與接收線圈各6匝，半小時測量一次，連續測量13小時，以觀測關斷時間隨外界環境變化的規律。然后，做了不同的疊加次數和采樣時間序列的類型對關斷時間影響的實驗。最后，分別改變線圈形狀和匝數采集數據，以研究不同線圈參數對關斷時間的影響。每次實驗都在同一點上做，以保證數據的穩定性。

2分析研究

2.1同點同參數觀測的關斷時間變化圖一給出了接收和發射線圈都為6匝，半徑為7.1m的圓形重疊回線，疊加次數為256次。從早上7點開始，在同一點上，每半小時測量一次，共計測量了26組數據。除個別干擾點外，實驗結果的趨勢大致相同。所有儀器記錄的參數中，發射線圈電阻變化規律與其關斷時間變化有較明顯的關系。從圖一可以看出，發射線圈電阻的變化范圍是4.1Ω～4.5Ω，這可能是受到環境溫度、濕度等的影響。而關斷時間的變化范圍為247μs～277μs。關斷時間和發射線圈電阻的變化近似成反比例關系。這表明在裝置及發射機參數不變的情況下，發射機關斷時間大小與發射線圈的電阻變化是有關系的。

2.2不同發射機參數對關斷時間的影響

2.2.1疊加次數的影響圖二給出了接收線圈為7匝，發射線圈為5匝，單匝接收/發射線圈面積為50m2的重疊回線，改變疊加次數所采集到的關斷時間數據。圖二表明，疊加次數從2次增加到10000次的過程中，疊加次數增加5000倍，而關斷時間的變化幾乎在10μs范圍內，由此可推斷相同回線裝置和參數的條件下，僅改變疊加時間對關斷時間影響很小。

2.2.2不同時間序列的影響改變儀器內部預設的不同時間序列類型，其他參數保持不變，在同一點采集數據，每種時間序列都采集5次數據，表一給出了所測量數據的關斷時間的平均值。表一是不同類型的長時序列、中間時間序列、高密度時序列以及不同采集時長的關斷時間變化。表一說明時間序列的類型變化，關斷時間的值是基本相同的，即不同時間序列的選擇不會對關斷時間造成明顯的改變。也就是說，關斷時間的大小是不受數據采集時的時間序列類型的控制。

2.3不同線圈形狀和匝數對關斷時間的影響表二給出了重疊回線裝置的發射線圈匝數不同和線圈匝數相同但形狀不同測量的關斷時間及相關數據。發射線圈匝數不同，同一小回線和重疊回線的關斷時間的變化規律是大致相同的[1]。從表二可知，關斷時間會隨裝置的發射線圈匝數增加而增大；在匝數不變的情況下，不同形狀線圈的發射磁矩相差很大，但其關斷時間改變幅度較小。對發射線圈的匝數與其關斷時間進行線性擬合，發現兩者具有良好線性關系；而線圈的發射磁矩的改變與關斷時間的變化沒有明顯的線性關系。

3結束語

（1）同一規格電纜繞制的線圈在環境條件發生變化時，電阻會在小范圍內發生變動，使關斷時間發生明顯變化。即在發射線圈及發射機裝置參數不變的情況下，其電阻越小，關斷時間越大。（2）采集數據時，發射機中疊加次數和時間序列參數的選擇，對關斷時間基本沒有影響。（3）影響關斷時間的主要因素是發射線圈的匝數。在線圈單匝長度和匝數不變的情況下，關斷時間會隨發射磁矩增大而增加，但是增加幅度較小。線圈匝數變化，即使發射磁矩大幅減小，關斷時間與線圈匝數呈線性增加。

作者：蔡中超張振坤胡斌李根單位：東華理工大學核工程與地球物理學院