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一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置及探测方法

阅读：77发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置及探测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置及探测方法，该装置包括第一接收线圈和第二接收线圈结构相同，上下对称地放置于发射线圈两端，差分并联连接；可控配谐模块与第一个接收线圈和第二接收线圈构成谐振电路；发射控制器控制发射线圈进行激发；接收控制器与发射控制器同步，根据发射频率，通过六通道隔离驱动控制可控配谐模块中某一路开关闭合，差分放大器对可控配谐模块的输出信号进行放大；采用双接收线圈置结构利用差分结构消除发射一次场和环境电磁噪声的影响，提高了对金属异常体的探测灵敏度。本发明通过背景场去除可进一步提高检测灵敏度，采用多频发射，可满足不同探测深度的需求，可快速精准定位金属异常体的位置。，下面是一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置及探测方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置，其特征在于，该装置包括：接收控制器与工控机、发射控制器、六通道隔离驱动，可控配谐模块、差分放大器、发射线圈以及接收线圈，所述接收线圈包括第一接收线圈、第二接收线圈和第三接收线圈；
所述第一接收线圈和第二接收线圈结构参数相同，且上下对称地放置于发射线圈两端，且第一接收线圈和第二接收线圈差分并联连接；
可控配谐模块，包括六组串联的开关和匹配电容并联而成，与第一个接收线圈和第二接收线圈构成谐振电路；
发射控制器，用于发射电路通过发射线圈进行激发；
工控机，用于人机交互，操作人员通过工控机向接收控制器发送系统参数及控制指令；
接收控制器，用于向发射控制器发送控制指令和系统参数；用于向发射控制器发送同步信号；根据发射频率，通过六通道隔离驱动控制可控配谐模块中某一路开关闭合，而其他路开关断开；
差分放大器，用于对可控配谐模块的输出信号进行放大；
第一带通滤波器，用于对差分放大器的输出信号进行滤波；
六通道隔离驱动，根据接收控制器的指令对可控配谐模块进行驱动；
第三接收线圈，与所述第一接收线圈和第二接收线圈同轴第一接收线圈或第二接收线圈与发射线圈之间，用于接收一次场信号和背景场，与第一接收线圈和第二接收线圈差分输出信号做对比，验证对一次场和背景场的补偿效果。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，发射线圈固定在非金属圆柱上，第一接收线圈、第二接收线圈与发射线圈平行的同轴等距放置在非金属圆柱两侧，两接收线圈距离为dD,线圈匝数都为nD，根据实际的探测需求，进行调节。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，通过工控机向接收控制器发送发射频率f，采样次数n，接收控制器根据频率调整可控配谐模块中的开关来调整电容，使电路处于谐振状态，满足以下公式：
进而根据下列公式调整灵敏度。
Uc＝QU
f：发射频率，Q:品质因子，C：可控配谐模块中接入电路中的电容值，R：第一接收线圈与第二接收线圈的等效电阻，L:第一接收线圈与第二接收线圈线圈的等效电感，Uc：电容两端电压，为两个接收线圈的输出电压，U：两个接收线圈的感应电压之差。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射电路包括：DC-DC变换模块、驱动电路、电流互感器、以及A/D转换器；
DC-DC变换模块，用于电压变换，给驱动电路提供稳定的电压；
电流互感器，用于采集发射线圈的电流；
A/D转换器，用于模数转换，将测量到的电流模拟信号转换成数字信号，并传送至发射控制器；
所述发射控制器，控制DC-DC变换模块使驱动电路通过发射线圈进行激发；并用于接收通过电流互感器采集，再通过A/D转换器转换的而来电流信号并进行显示。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括有：
第一程控放大器，接收用于对第一带通滤波器输出信号进行可控放大；
前置放大器，用于对第三接收线圈接收到的一次场信号进行放大；
第二带通滤波器，用于对前置放大器的输出信号进行滤波；
第二程控放大器，用于对第二带通滤波器输出信号进行可控放大；
数据采集卡，用于模数转换，在同步信号触发下，将第一程控放大器和第二程控放大器处理后的模拟信号转换成数字信号，并将其传送至工控机。
6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一处理器，接收工控机的数据，根据不同激发频率fn，n＝1，2，3，4，5，6地下岩层产生的二次场信号sn，n＝1，2，3，4，5，6，并作为背景场，其中f1＝8Hz、f2＝32Hz、f3＝128Hz、f4＝1024Hz、f5＝3624Hz、f6＝10842Hz，不同的频率对应不同的探测深度hn，频率f1最小，对应的探测深度h1最大，获取由金属未爆炸物产生的纯二次场；
根据发射频率为f2、f5时的线圈输出的二次场感应信号s2'，s5'，判断|s2'-s2|和|s5'-s5|是否趋近于0，是的话则确定当前测点内没有金属物体，移动探测装置进行下一个测量探测；
比较|s2'-s2|和|s5'-s5|，前者大，测量发射频率为f1、f3时的线圈输出的二次场感应信号s1'、s3'，再将|s1'-s1|、|s2'-s2|、|s3'-s3|进行比较，金属未爆炸物就在最大值对应深度的附近；后者大的话，测量发射频率为f4、f6时的线圈输出的二次场感应信号s4'、s6'，再将|s4'-s4|、|s5'-s5|、|s6'-s6|进行比较，金属未爆炸物在最大值对应深度的附近。
7.一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测方法，其特征在于，包括：
1)、线圈结构搭设：将半径为RT发射线圈固定在非金属圆柱上,将半径为RD的第一接收线圈、第二接收线圈同轴等距放置在发射线圈两侧，两接收线圈距离为dD,线圈匝数都为nD，根据实际的探测需求，对上述参数进行调节；
2)、背景场的获取：通过钻井获取当地0-100m的地质情况，根据步骤1)中具体的参数通过正演得到不同激发频率fn，n＝1，2，3，4，5，6，地下岩层产生的二次场信号sn，n＝1，2，3，4，
5，6，并作为背景场，其中f1＝8Hz、f2＝32Hz、f3＝128Hz、f4＝1024Hz、f5＝3624Hz、f6＝
10842Hz，不同的频率对应不同的探测深度hn，频率f1最小，对应的探测深度h1最大，获取由金属未爆炸物产生的纯二次场；
3)、金属非爆炸物是否存在的快速确定：分别测量发射频率为f2、f5时的线圈输出的二次场感应信号s2'，s5'，判断|s2'-s2|和|s5'-s5|是否趋近于0，是的话则可以确定当前测点内没有金属物体，移动探测装置进行下一个测量探测；否则进行下一步；
4)、比较|s2'-s2|和|s5'-s5|，前者大的话，测量发射频率为f1、f3时的线圈输出的二次场感应信号s1'、s3'，再将|s1'-s1|、|s2'-s2|、|s3'-s3|进行比较，未爆炸物就在最大值对应深度的附近；后者大的话，测量发射频率为f4、f6时的线圈输出的二次场感应信号s4'、s6'，再将|s4'-s4|、|s5'-s5|、|s6'-s6|进行比较，未爆炸物就在最大值对应深度的附近。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤3)与步骤4)中二次场感应信号的测量过程为：
a、通过工控机向接收控制器发送发射频率f，采样次数n，接收控制器根据频率调整可控配谐模块中的开关来调整电容，使电路处于谐振状态；
b、发送采集指令：通过工控机向接收控制器发送激发和采集指令，接收控制器向发射控制器发送激发指令；
c、发射正弦波：接收控制器向发射控制器发送同步信号，发射控制器通过DC-DC变换模块输出稳定电压，在通过驱动电路向发射线圈发射频率为f、幅值为IT的正弦波；
d、采集信号：通过第三接收线圈接收一次场信号，再通过前置放大器放大、第二带通滤波器滤波，第二程控放大器进行可控放大传输给采集卡，之后通过传输给工控机进行存储；
通过第一接收线圈和第二接收线圈进行二次场信号的采集，在通过可调配谐模块进行信号的放大，之后通过差分放大器对信号放大数据采集卡再对程控放大器的信号进行采集，通过接收控制器发送给工控机进行存储；
e、叠加测量：根据步骤a中设置的叠加次数，重复执行步骤c、d，直到叠加完成。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，通过工控机向接收控制器发送发射频率f，采样次数n，接收控制器根据频率调整可控配谐模块中的开关来调整电容，使电路处于谐振状态，满足以下公式：
进而根据下列公式调整灵敏度。
Uc＝QU
f：发射频率，Q:品质因子，C：可控配谐模块中接入电路中的电容值，R：第一接收线圈与第二接收线圈的等效电阻，L:第一接收线圈与第二接收线圈线圈的等效电感，Uc：电容两端电压，为两个接收线圈的输出电压，U：两个接收线圈的感应电压之差。

说明书全文

一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置及探测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及地下金属未爆炸物探测领域，具体而言，涉及高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置及探测方法。

背景技术

[0002] 对地下金属未爆炸物进行可靠有效的定位检测具有重要意义，受到各国高度重视。当前的探测仪器多是基于电磁感应原理，通过观察金属未爆炸物涡流效应在接收装置中产生的二次场信号进行定位和判断。然而目前的探测装置及方法在探测灵敏度、探测效率、探测深度和探测可靠性方面仍然不能满足实际需求，具体不足主要体现在以下几个方面。

[0003] 一、接收线圈受发射线圈的一次场影响，使得接收装置获得信号中一次场站主要成分，而二次场较小，尤其是在金属未爆炸物体积较小或埋藏深度较大时，难以检测到有效信号，即受发射影响，探测灵敏度降低，甚至探测失败；二、外界环境电磁噪声和地下岩层背景场同样会淹没金属未爆炸物产生的二次场信号；三、当前的探测装置多是基于单频或双频发射模式，探测深度较浅，且同样存在探测灵敏度差的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，本发明采取在发射线圈两侧对称放置一个接收线圈的思路去除一次场和背景场干扰，通过LC谐振对接收的二次场信号进行放大的一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置，以及及一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测方法。

[0005] 本发明是这样实现的，

[0006] 一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置，该装置包括：接收控制器与工控机、发射控制器、六通道隔离驱动，可控配谐模块、差分放大器、发射线圈以及接收线圈，所述接收线圈包括第一接收线圈、第二接收线圈和第三接收线圈；

[0007] 所述第一接收线圈和第二接收线圈结构参数相同，且上下对称地放置于发射线圈两端，且第一接收线圈和第二接收线圈差分并联连接；

[0008] 可控配谐模块，包括六组串联的开关和匹配电容并联而成，与第一个接收线圈和第二接收线圈构成谐振电路；

[0009] 发射控制器，用于发射电路通过发射线圈进行激发；

[0010] 工控机，用于人机交互，操作人员通过工控机向接收控制器发送系统参数及控制指令；

[0011] 接收控制器，用于向发射控制器发送控制指令和系统参数；用于向发射控制器发送同步信号；根据发射频率，通过六通道隔离驱动控制可控配谐模块中某一路开关闭合，而其他路开关断开；

[0012] 差分放大器，用于对可控配谐模块的输出信号进行放大；

[0013] 第一带通滤波器，用于对差分放大器的输出信号进行滤波；

[0014] 六通道隔离驱动，根据接收控制器的指令对可控配谐模块进行驱动；

[0015] 第三接收线圈，与所述第一接收线圈和第二接收线圈同轴第一接收线圈或第二接收线圈与发射线圈之间，用于接收一次场信号和背景场，与第一接收线圈和第二接收线圈差分输出信号做对比，验证对一次场和背景场的补偿效果。

[0016] 进一步地，发射线圈固定在非金属圆柱上，第一接收线圈、第二接收线圈与发射线圈平行的同轴等距放置在非金属圆柱两侧，两接收线圈距离为dD,线圈匝数都为nD，根据实际的探测需求，进行调节。

[0017] 进一步地，通过工控机向接收控制器发送发射频率f，采样次数n，接收控制器根据频率调整可控配谐模块中的开关来调整电容，使电路处于谐振状态，满足以下公式：

[0018]

[0019] 进而根据下列公式调整灵敏度。

[0020]

[0021] Uc＝QU

[0022] f：发射频率，Q:品质因子，C：可控配谐模块中接入电路中的电容值，R：第一接收线圈与第二接收线圈的等效电阻，L:第一接收线圈与第二接收线圈线圈的等效电感，Uc：电容两端电压，为两个接收线圈的输出电压，U：两个接收线圈的感应电压之差。

[0023] 进一步地，所述发射电路包括：DC-DC变换模块、驱动电路、电流互感器、以及A/D转换器；

[0024] DC-DC变换模块，用于电压变换，给驱动电路提供稳定的电压；

[0025] 电流互感器，用于采集发射线圈的电流；

[0026] A/D转换器，用于模数转换，将测量到的电流模拟信号转换成数字信号，并传送至发射控制器；

[0027] 所述发射控制器，控制DC-DC变换模块使驱动电路通过发射线圈进行激发；并用于接收通过电流互感器采集，再通过A/D转换器转换的而来电流信号并进行显示。

[0028] 进一步地，该装置还包括有：

[0029] 第一程控放大器，接收用于对第一带通滤波器输出信号进行可控放大；

[0030] 前置放大器，用于对第三接收线圈接收到的一次场信号进行放大；

[0031] 第二带通滤波器，用于对前置放大器的输出信号进行滤波；

[0032] 第二程控放大器，用于对第二带通滤波器输出信号进行可控放大；

[0033] 数据采集卡，用于模数转换，在同步信号触发下，将第一程控放大器和第二程控放大器处理后的模拟信号转换成数字信号，并将其传送至工控机。

[0034] 进一步地，还包括一处理器，接收工控机的数据，根据不同激发频率fn，n＝1，2，3，4，5，6地下岩层产生的二次场信号sn，n＝1，2，3，4，5，6，并作为背景场，其中f1＝8Hz、f2＝
32Hz、f3＝128Hz、f4＝1024Hz、f5＝3624Hz、f6＝10842Hz，不同的频率对应不同的探测深度hn，频率f1最小，对应的探测深度h1最大，获取由金属未爆炸物产生的纯二次场；

[0035] 根据发射频率为f2、f5时的线圈输出的二次场感应信号s2'，s5'，判断|s2'-s2|和|s5'-s5|是否趋近于0，是的话则确定当前测点内没有金属物体，移动探测装置进行下一个测量探测；

[0036] 比较|s2'-s2|和|s5'-s5|，前者大，测量发射频率为f1、f3时的线圈输出的二次场感应信号s1'、s3'，再将|s1'-s1|、|s2'-s2|、|s3'-s3|进行比较，金属非爆炸物就在最大值对应深度的附近；后者大的话，测量发射频率为f4、f6时的线圈输出的二次场感应信号s4'、s6'，再将|s4'-s4|、|s5'-s5|、|s6'-s6|进行比较，金属就在最大值对应深度的附近。

[0037] 一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测方法，包括：

[0038] 1)、线圈结构搭设：将半径为RT发射线圈固定在非金属圆柱上,将半径为RD的第一接收线圈、第二接收线圈同轴等距放置在发射线圈两侧，两接收线圈距离为dD,线圈匝数都为nD，根据实际的探测需求，对上述参数进行调节；

[0039] 2)、背景场的获取：通过钻井获取当地0-100m的地质情况，根据步骤1)中具体的参数通过正演得到不同激发频率fn，n＝1，2，3，4，5，6，地下岩层产生的二次场信号sn，n＝1，2，3，4，5，6，并作为背景场，其中f1＝8Hz、f2＝32Hz、f3＝128Hz、f4＝1024Hz、f5＝3624Hz、f6＝
10842Hz，不同的频率对应不同的探测深度hn，频率f1最小，对应的探测深度h1最大，获取由金属未爆炸物产生的纯二次场；

[0040] 3)、金属非爆炸物是否存在的快速确定：分别测量发射频率为f2、f5时的线圈输出的二次场感应信号s2'，s5'，判断|s2'-s2|和|s5'-s5|是否趋近于0，是的话则可以确定当前测点内没有金属物体，移动探测装置进行下一个测量探测；否则进行下一步；

[0041] 4)、比较|s2'-s2|和|s5'-s5|，前者大的话，测量发射频率为f1、f3时的线圈输出的二次场感应信号s1'、s3'，再将|s1'-s1|、|s2'-s2|、|s3'-s3|进行比较，金属非爆炸物就在最大值对应深度的附近；后者大的话，测量发射频率为f4、f6时的线圈输出的二次场感应信号s4'、s6'，再将|s4'-s4|、|s5'-s5|、|s6'-s6|进行比较，金属就在最大值对应深度的附近。

[0042] 进一步地，所述步骤3)与步骤4)中二次场感应信号的测量过程为：

[0043] a、通过工控机向接收控制器发送发射频率f，采样次数n，接收控制器根据频率调整可控配谐模块中的开关来调整电容，使电路处于谐振状态；

[0044] b、发送采集指令：通过工控机向接收控制器发送激发和采集指令，接收控制器向发射控制器发送激发指令；

[0045] c、发射正弦波：接收控制器向发射控制器发送同步信号，发射控制器通过DC-DC变换模块输出稳定电压，在通过驱动电路向发射线圈发射频率为f、幅值为IT的正弦波；

[0046] d、采集信号：通过第三接收线圈接收一次场信号，再通过前置放大器放大、第二带通滤波器滤波，第二程控放大器进行可控放大传输给采集卡，之后通过传输给工控机进行存储；通过第一接收线圈和第二接收线圈进行二次场信号的采集，在通过可调配谐模块进行信号的放大，之后通过差分放大器对信号放大数据采集卡再对程控放大器的信号进行采集，通过接收控制器发送给工控机进行存储；

[0047] e、叠加测量：根据步骤a中设置的叠加次数，重复执行步骤c、d，直到叠加完成。

[0048] 进一步地，通过工控机向接收控制器发送发射频率f，采样次数n，接收控制器根据频率调整可控配谐模块中的开关来调整电容，使电路处于谐振状态，满足以下公式：

[0049]

[0050] 进而根据下列公式调整灵敏度。

[0051]

[0052] Uc＝QU

[0053] f：发射频率，Q:品质因子，C：可控配谐模块中接入电路中的电容值，R：第一接收线圈与第二接收线圈的等效电阻，L:第一接收线圈与第二接收线圈的等效电感，Uc：电容两端电压，为两接收线圈的输出电压，U：两接收线圈的感应电压之差。

[0054] 本发明与现有技术相比，有益效果在于：

[0055] (1)本发明提供的高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置，采用双接收线圈置于发射线圈两侧同心对称位置，利用差分结构消除发射一次场和环境电磁噪声的影响，提高了对金属异常体的探测灵敏度。

[0056] (2)本发明提供的高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置，采用LC谐振技术，使得双接收线圈输出的差分信号进行放大，进一步提高了探测装置的检测灵敏度。

[0057] (3)本发明提供的高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测方法，通过背景场去除可进一步提高检测灵敏度，采用多频发射，可满足不同探测深度的需求，高效的工作方法可快速精准定位金属异常体的位置。

[0058] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明

[0059] 图1示出了本发明系统结构及线圈铺设方法示意图；

[0060] 图2示出了本发明接收线圈的连接方式；

[0061] 图3示出了本发明提出的整体工作方法流程；

[0062] 图4示出了本发明提出的整体工作方法中探测装置方法流程。

具体实施方式

[0063] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0064] 如图1所示，一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置，包括接收控制器10与工控机9、发射控制器6、六通道隔离驱动18连接，蓄电池21与工控机9、DC-DC变换模块5连接提供电能，数据采集卡11与第一程控放大器12、第二程控放大器17、工控机9连接，用于采集第一程控放大器12、第二程控放大器17的信号后传递至工控机9，第一程控放大器12与第一带通滤波器14、工控机9连接，对采集的信号经由放大、滤波后传递至工控机，差分放大器13与可控配谐模块20、第一带通滤波器14连接，可控配谐模块20与六通道隔离驱动18，通过六通道隔离驱动18驱动，可控配谐模块20一端连接在第一接收线圈1、另一端连接第二接收线圈2的一端，第一接收线圈1和第二接收线圈2的另一端连接电源地上，第三接收线圈19与第二前置放大器15连接，第二带通滤波器16和前置放大器15、第二程控放大器17连接,DC-DC变换模块5与驱动电路4、发射控制器6连接，发射线圈3与驱动电路4、电流互感器8连接，A/D转换器7与电流互感器8、发射控制器6连接，发射控制器6与工控机9连接。

[0065] 第一接收线圈1和第二接收线圈2的连接方式如图2所示，两个接收线圈的结构参数完全相同，且上下对称地放置于发射线圈两端，通过将发射线圈固定在非金属圆柱上，第一接收线圈、第二接收线圈与发射线圈平行的同轴等距放置在非金属圆柱两侧实现，且第一接收线圈1和第二接收线圈2差分并联连接，这样两个接收线圈受发射线圈耦合感应的一次场完全相同，一个接收线圈的一次场被另一个接收线圈的一次场补偿，即两个接收线圈的差分输出信号中包含的一次场完全被抵消，受外界电磁噪声同样被补偿抵消，由于地下金属未爆炸物和地下岩层距离两个接收线圈的大小不同而产生幅度不同的二次场，即两个接收线圈的差分输出信号只包含地下金属未爆炸物产生的二次场；

[0066] 可控配谐模块20包括六个开关和六个匹配电容，分为六组并联，每组包括串联连接的开关和匹配电容，根据相应的发射频率接入相应的匹配电容C，与第一个接收线圈和第二接收线圈构成谐振电路，提高输出信号幅度，提高灵敏度，该模块可以对应六个发射频率，进而可实现对金属未爆炸物从浅层到深层的大范围高灵敏探测；

[0067] 发射控制器用于控制DC-DC变换模块5使驱动电路4通过发射线圈3进行激发；接收通过电流互感器8采集，再通过A/D转换器7转换的而来电流信号并进行显示。

[0068] DC-DC变换模块5用于电压变换，给驱动电路4提供稳定的电压；

[0069] 电流互感器8用于采集发射线圈的电流；

[0070] A/D转换器7用于模数转换，将电流互感器8测量到的模拟信号转换成数字信号，并传送至发射控制器6；

[0071] 工控机9用于人机交互，操作人员通过工控机9向接收控制器10发送系统参数及控制指令；用于显示系统工作模式，存储数据采集卡11采集到的信号；用于程控放大器12的参数的调整；

[0072] 接收控制器10用于向发射控制器6发送控制指令和系统参数；用于向发射控制器6发送同步信号；控制数据采集卡11的触发；根据发射频率，通过六通道隔离驱动18控制可控配谐模块20中某一路开关闭合，而其他路开关断开；

[0073] 数据采集卡11用于模数转换，在同步信号触发下，将处理后的模拟信号转换成数字信号，并将其传送至工控机9，数据采集卡11分别采集第一程控放大器和第二程控放大器的信号；

[0074] 第一程控放大器12，用于对带通滤波器14输出信号进行可控放大；

[0075] 差分放大器13，用于对可控配谐模块20的输出信号进行放大，传递至第一带通滤波器14；

[0076] 第一带通滤波器14，用于对差分放大器13的输出信号进行滤波；

[0077] 第三接收线圈19，第三接收线圈，与所述第一接收线圈和第二接收线圈同轴第一接收线圈或第二接收线圈与发射线圈之间，缠绕在非金属圆柱上，用于接收一次场信号和背景场，与第一接收线圈1和第二接收线圈2差分输出信号做对比，验证对一次场和背景场的补偿效果；

[0078] 前置放大器15，用于对第三接收线圈19接收到的一次场信号进行放大；

[0079] 第二带通滤波器16，用于对前置放大器15的输出信号进行滤波；

[0080] 第二程控放大器17，用于对第二带通滤波器16输出信号进行可控放大；

[0081] 六通道隔离驱动18，根据接收控制器10的指令对可控配谐模块20进行驱动；还包括一处理器，接收工控机的数据，根据不同激发频率fn，n＝1，2，3，4，5，6地下岩层产生的二次场信号sn，n＝1，2，3，4，5，6，并作为背景场，其中f1＝8Hz、f2＝32Hz、f3＝128Hz、f4＝1024Hz、f5＝3624Hz、f6＝10842Hz，不同的频率对应不同的探测深度hn，频率f1最小，对应的探测深度h1最大，获取由金属未爆炸物产生的纯二次场；

[0082] 根据发射频率为f2、f5时的线圈输出的二次场感应信号s2'，s5'，判断|s2'-s2|和|s5'-s5|是否趋近于0，是的话则确定当前测点内没有金属物体，移动探测装置进行下一个测量探测；

[0083] 比较|s2'-s2|和|s5'-s5|，前者大，测量发射频率为f1、f3时的线圈输出的二次场感应信号s1'、s3'，再将|s1'-s1|、|s2'-s2|、|s3'-s3|进行比较，金属非爆炸物就在最大值对应深度的附近；后者大的话，测量发射频率为f4、f6时的线圈输出的二次场感应信号s4'、s6'，再将|s4'-s4|、|s5'-s5|、|s6'-s6|进行比较，金属就在最大值对应深度的附近。

[0084] 参见图3一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测方法，包括以下步骤：

[0085] (1)、线圈结构搭设：将半径为RT发射线圈固定在非金属圆柱上,将半径为RD的第一接收线圈、第二接收线圈同轴等距放置在发射线圈两侧，两接收线圈距离为dD,线圈匝数都为nD，根据实际的探测需求，可以对上述参数进行调节；

[0086] (2)、背景场的获取：通过钻井获取当地0-100m的地质情况，根据步骤(1)中具体的参数通过正演得到不同激发频率fn(n＝1，2，3，4，5，6)地下岩层产生的二次场信号sn(n＝1，2，3，4，5，6)，并作为背景场，其中f1＝8Hz、f2＝32Hz、f3＝128Hz、f4＝1024Hz、f5＝3624Hz、f6＝10842Hz，不同的频率对应不同的探测深度hn，频率f1最小，对应的探测深度h1最大，获取背景场的目的在实际探测中采集的信号减去背景场，即可获取由金属未爆炸物产生的纯二次场；

[0087] (3)、金属非爆炸物是否存在的快速确定：分别测量发射频率为f2、f5时的线圈输出的二次场感应信号s2'，s5'，判断|s2'-s2|和|s5'-s5|是否趋近于0，是的话则可以确定当前测点内没有金属物体，移动探测装置进行下一个测量探测；否则进行下一步；

[0088] (4)、金属非爆炸物位置的确定：比较|s2'-s2|和|s5'-s5|，前者大的话，测量发射频率为f1、f3时的线圈输出的二次场感应信号s1'、s3'，再将|s1'-s1|、|s2'-s2|、|s3'-s3|进行比较，金属非爆炸物就在最大值对应深度的附近；后者大的话，测量发射频率为f4、f6时的线圈输出的二次场感应信号s4'、s6'，再将|s4'-s4|、|s5'-s5|、|s6'-s6|进行比较，金属就在最大值对应深度的附近；

[0089] 参见图4所示，其中步骤(3)和(4)中的探测装置具体工作流程如下：

[0090] a、设置参数：操作人员通过工控机9向接收控制器10发送发射频率f，采样次数n，接收控制器10根据频率调整可控配谐模块20中的开关来调整电容，使电路处于谐振状态，满足以下公式：

[0091]

[0092] 进而根据下列公式调整灵敏度。

[0093]

[0094] Uc＝QU

[0095] f：发射频率，Q:品质因子，C：可控配谐模块中接入电路中的电容值，R：第一接收线圈与第二接收线圈的等效电阻，L:第一接收线圈与第二接收线圈的等效电感，Uc：电容两端电压，即两接收线圈的输出电压，U：两接收线圈的感应电压之差

[0096] b、发送采集指令：操作人员通过工控机9向接收控制器10发送激发和采集指令，接收控制器10向发射控制器发送激发指令。

[0097] c、发射正弦波：接收控制器10向发射控制器6发送同步信号，发射控制器6通过DC-DC变换模块5输出稳定电压，在通过驱动电路4向发射线圈3发射频率为f、幅值为IT的正弦波。

[0098] d、采集信号：接收装置通过第三接收线圈19接收一次场信号，在通过前置放大器15放大、第二带通滤波器16滤波，第二程控放大器17进行可控放大传输给数据采集卡11，之后通过传输给工控机9进行存储；通过第一接收线圈1和第二接收线圈2进行二次场信号的采集，在通过可调配谐模块20进行信号的放大，之后通过差分放大器13对信号放大数据采集卡11再对第二程控放大器12的信号进行采集，通过接收控制器10发送给工控机9进行存储。

[0099] e、叠加测量：根据步骤a中设置的叠加次数，重复执行步骤c、d，直到叠加完成。

[0100] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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一种高灵敏补偿式地下金属未爆炸物探测装置及探测方法

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