Способ подземной электромагнитной разведки

Способ подземной электромагнитной разведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу подземной электромагнитной разведки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последнее время было обнаружено, что импеданс магнитного аморфного материала изменяется вследствие действия внешнего магнитного поля, и было разработано магнито-импедансное устройство (МИ-устройство). Например, магнито-импедансное устройство раскрыто в JP-A-7-181239. Кроме того, разработано магнитное устройство обнаружения с использованием такого магнито-импедансного устройства. Например, в JP-A-2003-121517 и “Magnetic Sensor Technology” (Kaneo Mouri, Corona Publishing Co., Ltd., March 10, 1998, pp. 92 to 101) раскрыто магнитное устройство обнаружения с использованием магнито-импедансного устройства.

Способ подземной электромагнитной разведки с использованием явления электромагнитной индукции широко используют для разведки ресурсов (например, угля, геотермальной энергии и нефти) и исследования подземной структуры. Разработаны различные способы электромагнитной разведки. В настоящее время на практике используют способ подземной электромагнитной разведки, в котором искусственно создают электромагнитное поле в нижних слоях грунта для выполнения подземной разведки. Например, в JP-A-2002-71828 раскрыт способ электромагнитной разведки, которым определяют подземную геологическую структуру.

Способ переходных процессов (способ ПП) является репрезентативным способом подземной электромагнитной разведки. В способе переходных процессов создающий наведенный ток генератор располагают на грунте и знакопеременный постоянный ток, имеющий время включения и выключения, побуждают протекать через создающий наведенный ток генератор. Когда ток, который протекает через создающий наведенный ток генератор, быстро отключают, наведенный ток протекает на протяжении земной поверхности, так что в соответствии с законом электромагнитной индукции предотвращается изменение магнитного поля.

По мере хода времени наведенный ток распространяется в глубокие нижние слои грунта. Поскольку наведенный ток ослабляется в соответствии с удельным сопротивлением на пути тока, распределение удельных сопротивлений в нижних слоях грунта можно определять, измеряя магнитное поле, образованное наведенным током на земной поверхности, как функцию времени.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

При подземной электромагнитной разведке в качестве датчика магнитного поля обычно используют индукционную катушку. Однако индукционная катушка, используемая при подземной электромагнитной разведке, является большой (например, длиной 1 м или больше, массой 10 кг или больше). Поэтому, поскольку трудно выполнять с небольшими затратами измерения на нескольких местах в течение короткого периода времени вследствие трудности транспортировки и установки индукционной катушки, не удается повысить эффективность измерений при подземной электромагнитной разведке.

Изобретение было разработано с учетом описанной выше ситуации. Задача изобретения заключается в создании способа электромагнитной разведки, который позволяет выполнять недорогие измерения на некотором количестве мест в течение короткого периода времени.

Решение задачи

(1) Согласно изобретению предложен способ подземной электромагнитной разведки, в котором используют создающий наведенный ток генератор, который циклически формирует наведенный ток, и этот способ заключается в том, что:

повторяют наблюдение магнитного поля во множестве точек измерения на земной поверхности, при этом наблюдение магнитного поля включает в себя этап наблюдения, на котором наблюдают магнитное поле, включающее в себя сигнал магнитного поля, основанный на выходном токе от создающего наведенный ток генератора, используя датчиковое устройство измерения магнитного поля, которое включает в себя датчиковую часть, включающую в себя магнито-импедансное устройство, имеющее магнитную аморфную структуру, и стержневую часть сердечника, которая направляет магнитное поле к магнитной аморфной структуре и расположена в продольном направлении относительно магнитной аморфной структуры, и этап сохранения, на котором сохраняют данные наблюдений магнитного поля, включающие в себя сигнал магнитного поля, основанный на выходном токе от создающего наведенный ток генератора; и

вычисляют распределение удельных сопротивлений нижних слоев грунта на основании данных наблюдений, соответствующих каждой из множества точек измерения.

Согласно изобретению способ подземной электромагнитной разведки, который позволяет выполнять недорогие измерения на некотором количестве мест в течение короткого периода времени, можно реализовать, используя датчиковое устройство измерения магнитного поля, которое может иметь меньшие габариты и массу по сравнению с индукционной катушкой.

(2) В упомянутом выше способе электромагнитной разведки

датчиковое устройство измерения магнитного поля может включать в себя средство подавления магнитного поля окружающей среды, которое создает корректирующее магнитное поле, которое подавляет магнитное поле окружающей среды, входящее в магнитную аморфную структуру; а

способ может дополнительно содержать этап подавления магнитного поля окружающей среды, на котором создают корректирующее магнитное поле, которое подавляет магнитное поле окружающей среды, входящее в магнитную аморфную структуру, так, что наблюдаемое значение магнитного поля попадает в заданный диапазон.

Наблюдаемое целевое магнитное поле можно эффективно наблюдать благодаря подавлению магнитного поля окружающей среды.

(3) Упомянутый выше способ подземной электромагнитной разведки может дополнительно содержать:

этап коррекции, на котором корректируют опорное значение данных наблюдений так, что данные наблюдений попадают в заданный диапазон, на основании значения, получаемого интегрированием данных наблюдений магнитного поля, включающих в себя сигнал магнитного поля, основанный на выходном токе от создающего наведенный ток генератора, за период времени, в течение которого интегральное значение сигнала магнитного поля, основанного на выходном токе от создающего наведенный ток генератора, равно нулю.

Датчиковое устройство измерения магнитного поля может включать в себя средство корректировки, а средство корректировки может снижать опорное значение данных измерений, когда значение получаемое интегрированием данных наблюдений за период времени, равный целочисленному кратному выходного цикла, превышает верхнее предельное опорное значение, и может повышать опорное значение данных измерений, когда значение, получаемое интегрированием данных наблюдений за период времени, равный целочисленному кратному выходного цикла, становится ниже, чем нижнее предельное опорное значение.

Поскольку согласно этой конфигурации степень изменения во времени данных наблюдений, обусловленного изменением во времени земного магнетизма, может корректироваться автоматически, магнито-импедансное устройство не насыщается. Это позволяет выполнять автоматическое измерение.

(4) В упомянутом выше способе электромагнитной разведки период времени, в течение которого интегральное значение сигнала магнитного поля, основанного на выходном токе от создающего наведенный ток генератора, равно нулю, может быть периодом, равным целочисленному кратному выходного цикла создающего наведенный ток генератора, который вырабатывает знакопеременный постоянный ток.

Когда создающий наведенный ток генератор вырабатывает знакопеременный постоянный ток (то есть сигнал, положительный выходной ток которого в течение первого периода цикла является симметричным относительно отрицательного выходного тока в течение второго периода цикла), то, например, период времени, в течение которого интегральное значение сигнала магнитного поля, основанного на выходном токе от создающего наведенный ток генератора, равно нулю, может быть периодом, равным целочисленному кратному выходного цикла создающего наведенный ток генератора, или может быть сочетанием первого интервала и третьего интервала, или сочетанием второго интервала и четвертого интервала при разделении в равной степени выходного цикла на интервалы с первого по четвертый.

(5) Упомянутый выше способ подземной электромагнитной разведки может дополнительно содержать:

этап синхронизации, на котором собирают временные данные, синхронизированные с выходным током от создающего наведенный ток генератора, а

на этапе сохранения можно сохранять данные наблюдения и временные данные наряду с увязыванием данных наблюдений с временными данными.

(6) В упомянутом выше способе электромагнитной разведки

на этапе синхронизации можно собирать временные данные, синхронизированные с выходным током от создающего наведенный ток генератора, собирая информацию о времени, включенную в информацию глобальной системы позиционирования.

(7) Упомянутый выше способ подземной электромагнитной разведки может дополнительно содержать:

этап накапливания, на котором выполняют процесс накапливания, который усредняет данные, полученные суммированием данных наблюдений в течение первого периода выходного цикла создающего наведенный ток генератора, и данных с переменой знака из данных наблюдений во второй период выходного цикла, соответствующего множеству циклов, а

на этапе наблюдения можно останавливать наблюдение на основании уровня шума в данных после процесса накапливания.

(8) В упомянутом выше способе подземной электромагнитной разведки

создающий наведенный ток генератор может создавать наведенный ток при подводе тока к возбуждающей петле.

(9) В упомянутом выше способе подземной электромагнитной разведки

создающий наведенный ток генератор может создавать наведенный ток по причине протекания тока через геологическую среду между электродами, расположенными на земной поверхности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

фиг.1 - схематичный вид, иллюстрирующий конфигурацию датчикового устройства измерения магнитного поля согласно одному осуществлению изобретения;

фиг.2 - структурная схема, иллюстрирующая пример конфигурации датчиковой части;

фиг.3 - пример внешнего вида датчиковой части;

фиг.4 - график, иллюстрирующий экспериментальный пример, подтверждающий повышение чувствительности;

фиг.5 - принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая пример схемы возбудителя;

фиг.6 - функциональная схема, иллюстрирующая пример конфигурации регистрирующей части;

фиг.7 - схематичный вид, иллюстрирующий пример компоновки с использованием датчикового устройства измерения магнитного поля для подземной электромагнитной разведки;

фиг.8 - временная диаграмма, иллюстрирующая выходной ток создающего наведенный ток генератора, противоэлектродвижущую силу и магнитное поле в способе подземной электромагнитной разведки согласно одному осуществлению изобретения;

фиг.9 - блок-схема последовательности действий, иллюстрирующая пример выполнения наблюдения магнитного поля при использовании способа подземной электромагнитной разведки согласно одному осуществлению изобретения;

фиг.10 - блок-схема последовательности действий, иллюстрирующая пример выполнения этапа подавления магнитного поля окружающей среды в способе подземной электромагнитной разведки согласно одному осуществлению изобретения;

фиг.11 - график, иллюстрирующий пример эксперимента по определению величины корректирующего магнитного поля;

фиг.12 - схематичная иллюстрация этапа коррекции;

фиг.13 - схематичная иллюстрация этапа коррекции; и

фиг.14 - график, иллюстрирующий пример данных после выполнения этапа накапливания.

ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЙ

Осуществления, в которых применяется изобретение, описываются ниже с обращением к чертежам. Заметим, что изобретение не ограничено нижеследующими осуществлениями. Изобретение охватывает произвольные сочетания элементов из нижеследующих осуществлений.

1. Датчиковое устройство измерения магнитного поля, используемое для подземной электромагнитной разведки согласно этому осуществлению

На фиг.1 представлен схематичный вид, иллюстрирующий конфигурацию датчикового устройства измерения магнитного поля согласно этому осуществлению.

Датчиковое устройство 1 измерения магнитного поля согласно этому осуществлению включает в себя датчиковую часть 100 и обрабатывающую часть 200. Для удобства при описании на фиг.1 показаны одна датчиковая часть 100 и одна обрабатывающая часть 200. Заметим, что датчиковое устройство 1 измерения магнитного поля может включать в себя множество датчиковых частей 100, соответствующих одной регистрирующей части.

Датчиковая часть 100 включает в себя магнито-импедансное устройство, имеющее магнитную аморфную структуру. Датчиковая часть 100 обнаруживает магнитное поле и передает выходной сигнал, основанный на величине обнаруживаемого магнитного поля, к обрабатывающей части 200.

Обрабатывающая часть 200 принимает выходной сигнал с датчиковой части 100, выполняет заданную обработку сигналов относительно выходного сигнала и регистрирует выходной сигнал в качестве данных наблюдений. Обрабатывающая часть 200 также управляет датчиковой частью 100.

На фиг.2 представлена структурная схема, иллюстрирующая пример конфигурации датчиковой части 100.

Датчиковая часть 100 включает в себя магнито-импедансное устройство 110, имеющее магнитную аморфную структуру. Магнито-импедансное устройство 110 обнаруживает магнитное поле в продольном направлении. В этом осуществлении магнито-импедансное устройство 110 обнаруживает магнитное поле в вертикальном направлении (в направлении стрелок) на фиг.2. В этом осуществлении длина магнито-импедансного устройства 110 в продольном направлении составляет около 4 мм.

Датчиковая часть 100 включает в себя схему 120 возбудителя. Схема 120 возбудителя возбуждает магнито-импедансное устройство 110 и выводит выходной сигнал к обрабатывающей части 200. Датчиковая часть 100 может включать в себя измерительную катушку 111, которая является составной частью схемы 120 возбудителя и расположена вокруг магнито-импедансного устройства 110.

На фиг.5 представлена принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая пример схемы 120 возбудителя. В примере из фиг.5 схема 120 возбудителя в основном включает в себя схему 121 емкостного трехточечного генератора, в состав которого входит магнито-импедансное устройство 110. Схема 121 емкостного трехточечного генератора включает в себя катушки 111а, 111b и 111с (то есть измерительную катушку 111), резистор 113, конденсатор 114 и 115 и переменный резистор 116.

В схеме из фиг.5 амплитуда резонансного напряжения схемы 121 емкостного трехточечного генератора модулируется магнитным полем Н. Амплитудно-модулированное напряжение детектируется диодом D с барьером Шотки. Дифференциальное напряжение как разность детектированного напряжения и устанавливающего на нуль напряжения Vb смещения постоянного тока усиливается, а выходное напряжение Vout выводится в качестве выходного сигнала. Выходное напряжение Vout подается обратно на схему 121 емкостного трехточечного генератора. Таким путем реализуется схема 120 возбудителя, имеющая высокую линейность и не имеющая гистерезиса.

Датчиковая часть 100 включает в себя стержневые части 130 и 131 сердечника. Части 130 и 131 сердечника расположены в продольном направлении по каждую сторону магнито-импедансного устройства 110, имеющего магнитную аморфную структуру. Части 130 и 131 сердечника направляют магнитное поле к магнитной аморфной структуре магнито-импедансного устройства 110. Части 130 и 131 сердечника могут быть образованы из материала с высокой магнитной проницаемостью (например из мю-металла или феррита).

На фиг.3 показан пример внешнего вида датчиковой части 100 датчикового устройства 1 измерения магнитного поля согласно осуществлению. Датчиковая часть 100 включает в себя корпус 1000. Корпус 1000 включает в себя цилиндрические секции 1001 и 1002 и секцию 1100 поддержания датчика. Корпус 1000 имеет полную длину 250 мм и диаметр 76 мм.

В секции 1100 поддержания предусмотрена плата 1200 датчика, которая включает в себя магнито-импедансное устройство 110, имеющее магнитную аморфную структуру, и схему возбудителя 120, а в цилиндрических секциях 1001 и 1002 предусмотрены части сердечника, соответственно 130 и 131. Магнито-импедансное устройство 110 и части 130 и 131 сердечника расположены так, что продольное направление магнито-импедансного устройства 110 совпадает с продольным направлением частей 130 и 131 сердечника.

В этом осуществлении части 130 и 131 сердечника образованы из мю-металла, имеющего магнитную проницаемость около 10000. Части 130 и 131 сердечника имеют длину в продольном направлении около 12 см и диаметр около 5 мм. Это позволяет повысить чувствительность датчика магнитного поля примерно в 300 раз по сравнению со случаем, когда части 130 и 131 сердечника не предусматриваются.

На фиг.4 представлен график, иллюстрирующий экспериментальный пример, который подтверждает повышение чувствительности, обусловленное частями 130 и 131 сердечника. В эксперименте использовалось датчиковое устройство измерения магнитного поля, чувствительность которого, полученная благодаря сочетанию магнито-импедансного устройства 110 и схемы 120 возбудителя, составляла 0,0048 мВ/нТл.

В датчиковом устройстве измерения магнитного поля размещали части 130 и 131 сердечника и измеряли (см. фиг.4) выходное напряжение при подводе магнитного поля, имевшего напряженность магнитного поля 1727,6 нТл. Как показано на фиг.4, выходное напряжение датчикового устройства измерения магнитного поля было 2,812 В (=3,660-0,848 В). Поэтому коэффициент повышения чувствительности, достигнутый благодаря размещению частей 130 и 131 сердечника, составил 327,7(=(2,812×1000/0,0048)/1727,6).

Как описывалось выше, чувствительность датчикового устройства измерения магнитного поля можно повысить, предусмотрев стержневые части 130 и 131 сердечника. Кроме того, можно реализовать датчиковое устройство измерения магнитного поля, которое может иметь меньшие габариты и массу по сравнению с индукционной катушкой.

Датчиковая часть 100 может включать в себя средства 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды, создающие корректирующее магнитное поле, которое подавляет магнитное поле окружающей среды, входящее в магнитную аморфную структуру магнито-импедансного устройства 110. В этом осуществлении каждое из средств 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды образовано катушкой, которая намотана вокруг части 130 или 131 сердечника.

Датчиковое устройство 1 измерения магнитного поля может включать в себя регулировочное средство, которое управляет средствами 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды так, что данные наблюдений попадают в заданный диапазон. В этом осуществлении обрабатывающая часть 200 обладает функцией регулировочного средства. Пример конфигурации обрабатывающей части 200 описывается ниже.

Магнито-импедансное устройство 110 обнаруживает величину магнитного поля, а не изменение (дифференциацию во времени) магнитного поля. Магнитное поле окружающей среды, обусловленное земным магнетизмом, обычно существует при плотности магнитного потока около 0,5 Гс (0,5×10^-4 Тл). Поэтому, когда чувствительность обнаружения повышается, например, в 300 раз за счет использования частей 130 и 131 сердечника, магнито-импедансное устройство 110 обнаруживает магнитное поле окружающей среды при плотности магнитного потока около 150 Гс (0,015 Тл).

Диапазон обнаружения датчикового устройства измерения магнитного поля определяется сочетанием магнито-импедансного устройства 110 и схемы 120 возбудителя. Например, датчиковое устройство измерения магнитного поля, образованное сочетанием доступного для приобретения магнито-импедансного устройства 110 и доступной для приобретения схемой 120 возбудителя, можно спроектировать имеющим диапазон обнаружения ±3 Гс (3×10^-4 Тл) (плотность магнитного потока). В этом случае, если чувствительность обнаружения повысить в 300 раз за счет использования частей 130 и 131 сердечника, схема 120 возбудителя будет насыщаться всего лишь магнитным полем окружающей среды, обусловленным земным магнетизмом, вследствие чего магнитное поле будет невозможно измерить.

Однако данные наблюдений попадают в диапазон обнаружения, определяемый сочетанием магнито-импедансного устройства 110 и схемой возбудителя 120, благодаря побуждению средств 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды к подавлению магнитного поля окружающей среды, входящего в магнитную аморфную структуру магнито-импедансного устройства 110.

В частности, когда сигнал магнитного поля от объекта наблюдения меньше, чем сигнал магнитного поля окружающей среды, обусловленного земным магнетизмом, сигнал магнитного поля может быть измерен с высокой точностью благодаря побуждению средств 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды к подавлению магнитного поля окружающей среды таким образом, чтобы уровень магнитного поля окружающей среды, обусловленного земным магнетизмом, соответствовал центру диапазона обнаружения.

Магнитное поле окружающей среды подавляется благодаря побуждению средств 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды к созданию магнитного поля, противоположного магнитному полю окружающей среды, обусловленному земным магнетизмом. В частности, магнитное поле окружающей среды можно подавлять так, чтобы уровень магнитного поля окружающей среды, обусловленного земным магнетизмом, соответствовал центру диапазона обнаружения благодаря побуждению средств 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды к созданию магнитного поля, которое является противоположным по отношению к магнитному полю окружающей среды, обусловленному земным магнетизмом, и имеет величину, почти равную величине магнитного поля окружающей среды, обусловленного земным магнетизмом.

На фиг.6 представлена функциональная схема иллюстрирующая пример конфигурации обрабатывающей части 200.

Обрабатывающая часть 200 может включать в себя обрабатывающий блок 220. Обрабатывающий блок 220 регистрирует данные наблюдений, управляет средствами 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды, записывает данные наблюдений в средство 240 хранения данных, описанное ниже, и выполняет различные вычислительные процессы и т.п.

Обрабатывающий блок 200 может функционировать как регулировочное средство, которое через посредство цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 217 управляет средствами 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды.

Обрабатывающая часть 200 принимает выходной сигнал Vout со схемы 120 возбудителя. Выходной сигнал Vout является входным для обрабатывающего блока 220, при желании через посредство усилителя 210, фильтра 211 верхних частот (ФВЧ), узкополосного режекторного фильтра (УРФ) 212, фильтра 213 нижних частот (ФНЧ), усилителя 214 и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 215. Например, узкополосный режекторный фильтр 212 может блокировать шум окружающей среды (например, 50 Гц или 60 Гц), обусловленный источником питания, или фильтр 213 нижних частот может блокировать сигнал, имеющий частоту, равную удвоенной частоте выборки или более высокую.

Обрабатывающая часть 200 может включать в себя точные часы 230. Например, точные часы 230 могут иметь точность 10^-9.

В этом осуществлении обрабатывающий блок 220 и точные часы 230 действуют как средство 250 наблюдения, которое периодически выполняет наблюдение заданного магнитного поля, при желании совместно с усилителем 210, фильтром 211 нижних частот, узкополосным режекторным фильтром 211, фильтром 213 нижних частот, усилителем 214 и аналого-цифровым преобразователем 215. Например, при использовании датчикового устройства 1 измерения магнитного поля согласно осуществлению для подземной электромагнитной разведки, при которой применяют создающий наведенный ток генератор, средство 250 наблюдения периодически выполняет наблюдение магнитного поля, включающего в себя сигнал магнитного поля, основанный на выходном токе от создающего наведенный ток генератора.

Обрабатывающая часть 200 может включать в себя средство 240 хранения данных. В средстве 240 хранения данных сохраняются данные наблюдений, экспериментально получаемые средством 250 наблюдения. Средство 240 хранения данных может быть съемным (например, картой памяти) или может быть образовано жестким диском или чем-либо подобным в обрабатывающей части 200. Когда вводятся данные наблюдений, которые находятся выше или ниже измеримого диапазона, определяемого динамическим диапазоном средства усиления (то есть усилителя 214 в этом осуществлении), которое усиливает выходной сигнал с датчиковой секции 100, данные наблюдений могут сохраняться в средстве 240 хранения данных в качестве максимального значения и минимального значения измеримого диапазона.

Обрабатывающий блок 220 может функционировать как средство корректировки, которое корректирует опорное значение данных наблюдений так, что данные наблюдений попадают в заданный диапазон, на основании значения, получаемого интегрированием данных наблюдений, сохраняемых в средстве 240 хранения данных, за период, в течение которого интегральное значение сигнала магнитного поля, основанного на выходном токе от создающего наведенный ток генератора, равно нулю.

Когда с создающего наведенный ток генератора выводится знакопеременный постоянный ток (то есть сигнал, в котором положительный выходной ток в течение первого периода цикла является симметричным относительно отрицательного выходного тока в течение второго периода цикла), то, например, период, в течение которого интегральное значение сигнала магнитного поля, основанного на выходном токе от создающего наведенный ток генератора, равно нулю, может быть периодом, равным целочисленному кратному выходного цикла создающего наведенный ток генератора, или может быть сочетанием первого интервала и третьего интервала, или сочетанием второго интервала и четвертого интервала при равном разделении выходного цикла на интервалы с первого по четвертый.

Средство корректировки может автоматически регулировать опорное значение данных наблюдений, например, путем регулирования величины смещения средства усиления, которое усиливает выходной сигнал с датчиковой секции 100. В этом осуществлении усилитель 214 функционирует как средство усиления, которое усиливает выходное напряжение Vout с датчиковой части 100, а обрабатывающий блок 220 регулирует опорное значение данных наблюдений путем регулирования величины смещения усилителя 214 через посредство цифроаналогового преобразователя 216.

Например, при использовании датчикового устройства 1 измерения магнитного поля согласно осуществлению для подземной электромагнитной разведки, в которой используют создающий наведенный ток генератор, средство корректировки может снижать опорное значение данных измерений, когда значение, получаемое интегрированием данных наблюдений, сохраняемых в средстве 240 хранения данных, в течение периода времени, равного целочисленному кратному выходного цикла, превышает верхнее предельное опорное значение, и повышает опорное значение данных измерений, когда значение, получаемое интегрированием данных наблюдений в течение периода времени, равного целочисленному кратному выходного цикла, становится ниже, чем нижнее предельное опорное значение.

Поскольку согласно этой конфигурации степень изменения во времени данных наблюдений, обусловленного изменением во времени земного магнетизма, может корректироваться автоматически, датчиковая секция 100 и средство 250 наблюдения не насыщаются. Это позволяет выполнять автоматическое измерение.

При использовании датчикового устройства 1 измерения магнитного поля согласно осуществлению для подземной электромагнитной разведки, в которой применяют создающий наведенный ток генератор, обрабатывающая часть 200 может включать в себя средство синхронизации, которое получает временные данные, синхронизированные с выходным током от создающего наведенный ток генератора. В этом осуществлении средство синхронизации может получать временные данные, синхронизированные с выходным током от создающего наведенный ток генератора, благодаря получению информации о времени, входящей в состав информации глобальной системы позиционирования (ГСП), при использовании часов 321 глобальной системы позиционирования (ГСП).

В средстве 240 сохранения данных могут сохраняться данные наблюдений и временные данные наряду с тем, что данные наблюдений могут увязываться с временными данными. Этим облегчается анализ данных наблюдений в случае использования датчикового устройства 1 измерения магнитного поля при подземной электромагнитной разведке.

Обрабатывающая часть 200 может быть соединена со средством 300 ввода и средством 310 вывода. Средство 300 ввода и средство 310 вывода используются для ввода и вывода команд и данных. Средством 300 ввода может быть клавиатура. Средством 310 вывода может быть дисплей (монитор).

2. Способ подземной электромагнитной разведки согласно этому осуществлению

Ниже описывается способ подземной электромагнитной разведки с использованием датчикового устройства 1 измерения магнитного поля. Разработаны различные способы подземной электромагнитной разведки. В этом осуществлении показан способ подземной электромагнитной разведки, в котором для выполнения подземной разведки искусственно создают электромагнитное поле в нижних слоях грунта.

В качестве способа подземной электромагнитной разведки известны способ подземной электромагнитной разведки в частотной области, в котором имеют дело с электромагнитным откликом как функцией частоты, и способ подземной электромагнитной разведки во временной области, в котором имеют дело с электромагнитным откликом как функцией времени. Частотная область и временная область образуют пару преобразования Фурье и теоретически являются эквивалентными. В этом осуществлении показан способ переходных процессов (способ ПП), который представляет собой способ подземной электромагнитной разведки во временной области.

На фиг.7 представлен схематичный вид, иллюстрирующий пример компоновки с использованием датчикового устройства 1 измерения магнитного поля для подземной электромагнитной разведки.

Датчиковое устройство 1 для измерения магнитного поля расположено на земной поверхности. Датчиковое устройство 1 для измерения магнитного поля расположено в углублении, образованном в земной поверхности, для удержания заданных положения и наклона датчикового устройства 1 измерения магнитного поля.

Создающий наведенный ток генератор 2 расположен на земной поверхности. Возбуждающая петля 3, используемая для создания наведенного тока в нижних слоях грунта, обусловленного протеканием выходного тока создающего наведенный ток генератора 2, также расположена на земной поверхности. В этом осуществлении наведенный ток в нижних слоях грунта создают, используя создающий наведенный ток генератор 2 и возбуждающую петлю 3. Расстояние между датчиковым устройством 1 измерения магнитного поля и возбуждающей петлей 3 можно задавать произвольно в соответствии с задачей подземной электромагнитной разведки. В этом осуществлении датчиковое устройство 1 измерения магнитного поля располагают на расстоянии от около 0 до около 15 км от возбуждающей петли 3.

На фиг.8 представлена временная диаграмма, иллюстрирующая выходной ток I создающего наведенный ток генератора 2, противоэлектродвижущую силу Р после начала снижения выходного тока и магнитное поле Н после начала снижения выходного тока в способе подземной электромагнитной разведки согласно осуществлению. Выходной ток I представляет собой знакопеременный постоянный ток (то есть сигнал, в котором положительный выходной ток в течение первого периода цикла является симметричным относительно отрицательного выходного тока в течение второго периода цикла). Направление, показанное на фиг.7 стрелкой, является положительным направлением.

Как показано на (А) из фиг.8, положительный выходной ток I подводят к возбуждающей петле 3 от создающего наведенный ток генератора 2. Затем выходной ток I быстро снижают. В результате согласно закону электромагнитной индукции создается противоэлектродвижущая сила, показанная на (В) из фиг.8, которая поддерживает магнитное поле до наступления отсечки тока, так что на земной поверхности создается наведенный ток. После этого отрицательный выходной ток I подводят к возбуждающей петле 3 от создающего наведенный ток генератора 2. Затем выходной ток I быстро снижают. Описанную выше операцию повторяют в течение цикла Т.

Наведенный на земной поверхности ток ослабляется в соответствии с удельным сопротивлением грунта, а в нижних слоях грунта возникает наведенный ток, который препятствует изменению тока. Этот процесс повторяется, так что возникает явление, при котором наведенный ток 500 распространяется в глубокие нижние слои грунта по мере возникновения наведенного тока 501 и наведенного тока 502.

Наведенный ток ослабляется в соответствии с удельным сопротивлением слоя на пути тока. Поэтому распределение удельных сопротивлений в нижних слоях грунта можно определять, обнаруживая ослабление наведенного тока в виде изменения магнитного поля со временем, показанного на (С) из фиг.8, используя датчиковое устройство 1 измерения магнитного поля, расположенное на земной поверхности. Например, наведенный ток быстро ослабляется, когда удельное сопротивление нижних слоев грунта является высоким, в то время как наведенный ток ослабляется медленно, когда удельное сопротивление нижних слоев грунта является низким.

Поэтому распределение удельных сопротивлений нижних слоев грунта можно определять, собирая данные наблюдений, для чего используют датчиковое устройство 1 измерения магнитного поля, которое перемещают в соответствии с точкой измерения, или множество датчиковых устройств 1 измерения магнитного поля, расположенных в соответствующих точках измерения, и анализируя данные наблюдений. На основании распределения удельных сопротивлений также можно обнаружить подземную структуру.

В частности, подземную структуру можно обнаружить, повторяя наблюдение магнитного поля, которое включает в себя этап наблюдения, на котором выполняют наблюдение магнитного поля на основе наведенного тока, используя датчиковое устройство 1 измерения магнитного поля, и этап сохранения, на котором сохраняют данные наблюдений магнитного поля на основе наведенного тока во множестве точек измерения на земной поверхности, и вычисляя распределение удельных сопротивлений в нижних слоях грунта на основании данных наблюдений, соответствующих каждой точке измерения.

Поскольку используя датчиковое устройство 1 измерения магнитного поля, которое включает в себя датчиковую часть 100, включающую в себя магнито-импедансное устройство 110, имеющее магнитную аморфную структуру в качестве сердечника и стержневые части 130 и 131 сердечника, которые направляют магнитное поле к магнитной аморфной структуре в продольном направлении магнитной аморфной структуры, можно реализовать датчиковое устройство измерения магнитного поля, которое может иметь меньшие габариты и массу по сравнению с индукционной катушкой, то можно выполнять подземную электромагнитную разведку, которая позволяет без больших затрат получать результаты измерений на большом количестве мест в течение короткого периода времени.

Когда датчиковое устройство 1 измерения магнитного поля включает в себя средства 140 и 141 подавления магнитного поля окружающей среды, которые создают корректирующее магнитное поле, которое подавляет магнитное поле окружающей среды, входящее в магнитную аморфную структуру, способ может включать в себя этап подавления магнитного поля окружающей среды, на котором создают корректирующее магнитное поле, которое так подавляет магнитное поле окружающей среды, входящее в магнитную аморфную структуру, что наблюдаемое значение магнитного поля попадает в заданный д