一种使用高频电流谐振电路勘探的方法、系统及设备

本发明属于地球物理勘探领域，特别是一种使用高频电流谐振电路勘探的方法、系统及设备。

背景技术：

1、电磁学方法是初始探测陆地矿产资源的一种重要手段，其基本原理是利用所探矿物与其他物质的电学性质差异。当包含矿产资源的地层受到外界电磁波激发时，将产生综合的电磁感应，感应信号中携带着地下资源分布的产状、规模、埋深、电导率等物性信息。利用陆地电磁接收机对此类信号进行探测，采用现代数字信号处理方法对探测到的感应信号进行反演与成像处理，就可推断出地下矿产资源的分布规律，为圈定资源开采靶区提供科学依据。

2、通常从发射系统角度来说，发射电流越大，探测效果越好，然而由于电性源电磁发射机采用长导线作为发射天线，线缆自身的影响，长距离发射线缆会产生较大感抗，发射电流波形的幅值随着发射频率的增加而逐渐减小，这使得勘探系统无法获得高频段高信噪比的数据。为了增加目标频率下的发射电流幅值，传统的方法之一是增加电磁发射机发射功率，该方法没有从根本上解决这一问题，同时带来了对发射系统整体稳定性的降低。

3、另一是通过lc谐振方式降低阻抗，在特定频率下降低了阻抗，但偏移谐振频率后，阻抗进行增加。同时，在特定频点，由于线缆长度的细微变化以及特定环境中的寄生电容，导致无法完美谐振。

4、鉴于此，克服上述现有技术所存在的技术缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种使用高频电流谐振电路勘探的方法、系统及设备，其目的在于解决频率以及长度变化，电容无法准确匹配以及谐振电容失谐的问题。电路在为了降低高频下各个的线缆电感影响，在lc谐振的基础上增加可变电感，使用多个匹配电容以及可变电感，对于可变电感使用最大功率点技术(mppt)算法，找到对应频点下的最佳电感值。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种使用高频电流谐振电路勘探的方法，方法包括：

3、根据初始条件获得高频大电流谐振电路的初始电感值；

4、实时监测高频大电流谐振电路的参数，计算得到实时条件下的理想电感值；

5、通过计算得到所述初始电感值和所述理想电感值之间的差异电感值，调整可变电感器使所述大电流谐振电路重新达到谐振状态。

6、作为对上述方案进一步的完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

7、优选地，所述调整可变电感器使所述大电流谐振电路重新达到谐振状态的方法包括：

8、使用电压电流传感器记录所述高频大电流谐振电路的初始电压和初始电流，且监测所述高频大电流谐振电路的实时电压和实时电流；

9、调整电感值比较实时功率值与初始功率值的大小，若实时功率值较大，保持初始扰动方向，如果初始功率值较大，将扰动方向反向，直至所述高频大电流谐振电路达到稳定的最大功率点。

10、优选地，所述初始条件包括：

11、初始谐振电路中的初始电压、初始电流、初始电缆长度及截面半径、初始发射频率以及初始地质条件。

12、优选地，所述发射频率范围为：10khz-1mhz。

13、优选地，所述初始电感值和所述理想电感值范围是400-1000uh。

14、优选地，所述调整电感值的方法包括：

15、根据所述高频大电流谐振电路选择与电感值对应的电容值：

16、

17、

18、其中，l表示线缆电感值，δl表示可变电感，c表示补偿电容；可变电感l，补偿电容c，谐振频率ω0。

19、优选地，所述调整电感值的方法还包括：

20、根据电磁发射机的发射频率选择对应的电容值；

21、当发射频率在10khz-20khz时，选择电容1，电容值为1uf。

22、当发射频率在20khz-40khz时，选择电容2，电容值为0.12uf。

23、当发射频率在40khz-100khz时，选择电容3，电容值为0.068uf。

24、当发射频率在100khz-200khz时，选择电容4，电容值为0.01uf。

25、当发射频率在200khz-400khz时，选择电容5，电容值为3300pf。

26、当发射频率在400khz-600khz时，选择电容6，电容值为680pf。

27、当发射频率在600khz-1mhz时，选择电容7，电容值为330pf。

28、优选地，所述电磁发射机通过两根发射线缆将交流信号经过接地电阻传输至大地，整体形成发射回路。

29、按照本发明的另一方面，提供了一种使用高频电流谐振电路勘探的系统，所述系统包括：

30、电源模块、电容阵列模块、可变电感模块、控制模块、测频模块、电流监测模块集合而成，其中：

31、电源模块对整体系统进行供电；

32、电容阵列模块接收控制信号命令后切换发射频率对应的电容值；

33、可变电感模块通过接收控制板命令信号改变电流，从而改变电感值，所述高频大电流谐振电路的电感值改变后电容值同步发生改变；

34、测频模块测量当前发射频率；

35、电流监测模块测量当前发射电流；

36、控制模块对整体系统进行控制。

37、按照本发明的另一方面，提供了一种使用高频电流谐振电路勘探的设备，设备包括：

38、一个或多个处理器；

39、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的使用高频电流谐振电路勘探的方法。

40、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：

41、本发明提供一种使用高频电流谐振电路勘探的方法、系统及设备，方法包括：根据初始条件获得高频大电流谐振电路的初始电感值；实时监测高频大电流谐振电路的参数，计算得到实时条件下的理想电感值；通过计算得到所述初始电感值和所述理想电感值之间的差异电感值，调整可变电感器使所述大电流谐振电路重新达到谐振状态，本发明提供的方法可以达到的效果是通过提高发射电流，从而提高信噪比，最终提高探测的分辨率。

技术特征：

1.一种使用高频电流谐振电路勘探的方法，其特征在于，方法包括：

2.如权利要求1所述的使用高频电流谐振电路勘探的方法，其特征在于，所述调整可变电感器使所述高频大电流谐振电路重新达到谐振状态的方法包括：

3.如权利要求1所述的使用高频电流谐振电路勘探的方法，其特征在于，所述初始条件包括：

4.如权利要求3所述的使用高频电流谐振电路勘探的方法，其特征在于，所述发射频率范围为：10khz-1mhz。

5.如权利要求1所述的使用高频电流谐振电路勘探的方法，其特征在于，所述初始电感值和所述理想电感值范围是400-1000uh。

6.如权利要求2所述的使用高频电流谐振电路勘探的方法，其特征在于，所述调整电感值的方法包括：

7.如权利要求3所述的使用高频电流谐振电路勘探的方法，其特征在于，所述调整电感值的方法还包括：

8.如权利要求7所述的使用高频电流谐振电路勘探的方法，其特征在于，所述电磁发射机通过两根发射线缆将交流信号经过接地电阻传输至大地，整体形成发射回路。

9.一种使用高频电流谐振电路勘探的系统，其特征在于，所述系统包括：

10.一种使用高频电流谐振电路勘探的设备，其特征在于，设备包括：

技术总结本发明属于地球物理勘探领域，特别是一种使用高频电流谐振电路勘探的方法、系统及设备，方法包括：根据初始条件获得高频大电流谐振电路的初始电感值；实时监测高频大电流谐振电路的参数，计算得到实时条件下的理想电感值；通过计算得到所述初始电感值和所述理想电感值之间的差异电感值，调整可变电感器使所述大电流谐振电路重新达到谐振状态。技术研发人员：张魁元,张荣薄,王猛受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）技术研发日：技术公布日：2024/10/17