DB43_T 2151-2021等值反磁通瞬变电磁法探测系统通用技术条件.pdf
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1、43DB43/T 21512021 湖南省地方标准ICSCCS 17.020A 55发 布湖南省市场监督管理局2021-08发布-292021-10实施-29等值反磁通瞬变电磁法探测系统通用技术条件General specification for opposing-coils transient electromagnetic exploration system 目 次 前言 引言 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 符号和缩略语 3 5 技术要求 4 5.1 通用要求 4 5.2 功能要求 4 5.3 性能指标要求 4 6 检验方法 5 6.1 通用要求的检验
2、5 6.2 功能要求的检验 6 6.3 性能指标的检验 7 附录 A(资料性)等值反磁通零磁通面调零系数计算方法 10 附录 B(资料性)零相位法测试感应式接收天线的谐振频率原理 12 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由湖南省市场监督管理局提出和归口。本文件起草单位:湖南省计量检测研究院、中南大学、湖南五维地质科技有限公司。本文件主要起草人:徐昱、席振铢、陈兴朋、亓庆新、周胜、龙霞、薛军平、韦洪兰、王威、王亮、王鹤。引 言 基于等值反磁通瞬变电磁法原理的探测系统具有抗电磁干扰、不接地以及无损测量的技术优势,在
3、铁路、交通、市政、地调以及地矿等行业勘探单位得到了广泛应用,是浅层勘探电磁法发展趋势之一。目前产品尚无相应的国际标准、国家标准、地方和行业标准。特编制本文件,为等值反磁通瞬变电磁法探测系统产品的制造、检验和质量评价提供依据,为等值反磁通瞬变电磁法系统在国家重大项目的申请、执行、验收等环节提供技术支撑,促进湖南自主创新的方法技术尽快在国内和国际推广普及,提升我省在此新兴产业领域中的国际市场主导权和话语权。本文件的发布机构提请注意,声明符合本文件时,可能涉及到 3.1.1 等值反磁通瞬变电磁法天线结构,5.2.1.接收线圈零磁通面调零方法相关专利的使用。本文件的发布机构对该专利的真实性、有效性和范
4、围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构承诺,他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下就专利授权许可进行谈判。该持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得:专利持有人姓名:湖南五维地质科技有限公司 地址:湖南省长沙市岳麓区岳麓大道麓谷坐标 A-604 请注意除上述专利外,本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的任何责任。等值反磁通瞬变电磁法探测系统通用技术条件 1 范围 本文件规定了等值反磁通瞬变电磁法探测系统的通用技术要求和试验方法等内容。本文件适用于等值反磁通瞬变电磁法探测系统的制造、检测和质量评价。2 规范性引用文件 下列文
5、件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2423.1 电工电子产品基本环境试验规程 试验 A:低温试验方法 GB/T 2423.2 电工电子产品基本环境试验规程 试验 B:高温试验方法 GB/T 2423.3 电工电子产品基本环境试验规程 试验 Ca:恒定湿热试验方法 GB/T 2423.51995 电工电子产品基本环境试验规程 试验 Ea:冲击试验方法 GB/T 2423.61995 电工电子产品基本环境试验规程 试验 Eb:碰撞试验方法 GB/
6、T 2423.71995 电工电子产品基本环境试验规程 试验 Ec:倾跌与翻倒试验方法 GB/T 2423.81995 电工电子产品基本环境试验规程 试验 Ed:自由跌落试验方法 GB/T 2423.102008 电工电子产品基本环境试验规程 试验 Fe:振动(正弦)试验方法 GB/T 2423.16 电工电子产品基本环境试验规程 试验 J:长霉试验方法 GB/T 2423.17 电工电子产品基本环境试验规程 试验 Ka:盐雾试验方法 GB/T 2423.21 电工电子产品基本环境试验规程 试验 M:低气压试验方法 GB/T 2423.37 电工电子产品基本环境试验规程 试验 L:沙尘试验方法
7、 DZ 0039.121992 地质仪器产品基本环境试验条件及方法 淋雨试验 DZ 0039.13 地质仪器产品基本环境试验条件及方法 沙尘试验 DZ 0040.2 地质仪器产品运输包装基本环境试验条件及方法 运输包装振动试验 DZ 0040.4 地质仪器产品运输包装基本环境试验条件及方法 运输包装自由跌落试验 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 等值反磁通瞬变电磁法 opposing-coils transient electromagnetics(OCTEM)采用上下两个平行共轴的反向串联磁性源为发射源,接收天线位于上下磁性源共轴的水平面上,上下两个磁性源在接收水平面上产生
8、的磁场具有等值反磁通特性,这种消除收发天线互感的聚焦瞬变电磁测深方法称为等值反磁通瞬变电磁法。图 1 等值反磁通装置示意图 3.2 零磁通面 zero magnetic flux plane 等值反磁通瞬变电磁发射天线磁场轴向分量为零的平面(见图 2)。图 2 等值反磁通零磁通面示意图 3.3 发送波形 transmit waveform 发送机输出到发射天线的电流波形。3.4 双极性方波 bipolar square wave 一种由正向供电期、关断间歇期、反向供电期和关断间歇期组成的具有一定占空比的周期性循环方波。3.5 发送电流 transmit current 发送机发送双极性方波的正
9、向和负向电流。3.6 关断时间 turn-off time 发送电流关断后,电流减小至关断前电流幅值的 1的时间。3.7 关断波形 turn-off waveform 在关断时间内,发送电流随时间变化的波形。3.8 二次磁场 pure secondary magnetic field 发送电流产生一次磁场,发送电流关断引起一次磁场变化并激发大地产生感应涡流,涡流产生的磁场即为二次磁场。3.9 衰减曲线 attenuation curve 在发送电流关断间歇期,接收天线接收的地质体二次场电磁信号随时间衰减变化的曲线。3.10 感应式接收天线谐振频率 Resonant frequency of t
10、he inductive receiving antenna 当感应式接收天线的感抗和容抗相互抵消,振荡电路完全是阻性,接收天线的输出电压cU相位为0 时对应的频率。3.11 接收机动态范围 dynamic range of the receiver 接收机满量程时对应的输入幅值与短路输入噪声的有效值之比,计算公式如下:20lgFSNUdBU (1)式中:FSU 接收机最大测量峰值;NU 接收机的短路输入噪声的有效值。4 符号和缩略语 下列符号和缩略语适用于本文件 C 电容 dB 动态范围 f 频率 fs 采样频率 G 增益 I 电流 L 电感 P 功率 PSD 功率谱密度 R 电阻 Rs 标
11、准检流电阻 S 面积 T 温度 t 时间 U 电压 角频率 5 技术要求 5.1 通用要求 1)系统的电源至少要求满足野外 8 个小时正常工作;2)系统在野外-20+70 温度环境能够正常工作;3)系统具有防淋雨、沙尘、长霉和盐雾的能力;4)系统具有抗震和防撞能力。5.2 功能要求 1)天线具有等值反磁通零磁通调零功能;2)系统具有自检功能;3)系统具有记录发送波形功能;4)系统具有实时监控工作状态功能;5)系统具有故障诊断功能。5.3 性能指标要求 5.3.1 天线 1)天线类型:磁性源发送、空芯感应线圈接收、收发一体;2)接收天线等效面积:75 m2;3)接收天线谐振频率:10 kHz。5
12、.3.2 发送机 1)发送波形:双极性方波、正弦波或梯形波;2)占空比:至少含有 50的占空比;3)发送电压:12 V;4)发送电流准确度:0.2 A;5)发送电流重复性:0.1 A;6)发送基频:基频数10 个,低频0.1 Hz,高频200 Hz;7)发送基频准确度:0.001 Hz;8)阻性关断时间:5s;9)阻性关断时间准确度:0.5s;10)关断类型:线性关断;11)ADC 采样率:2 MHz;12)ADC 分辨率:8 位。5.3.3 接收机 1)ADC 分辨率:24 位;2)ADC 采样率:500 kHz;3)动态范围:120 dB;4)输入短路噪声:20V(0.1 Hz-250 k
13、Hz);5)时间窗口:可按需求对瞬变电磁接收衰减信号进行时间窗口抽道,时间窗口的设置分为两种情况,一种是针对基频自动计算时间窗口分布,另一种是针对常用基频的固定时间门设置,时间门的分布原则应以对数等距分布;6)可采用 GPS、石英钟、高频无线电磁波和有线连接实现收发同步,收发同步时间精度20 ns。6 检验方法 6.1 通用要求的检验 6.1.1 野外电源可工作时间测试 在室内按照野外工作模式连接天线、发送机和接收机,选择系统可发送的最低基频,连续采集 8小时,观察发送电压是否降低到系统设置的最低正常工作电压。6.1.2 高低温试验 高温试验按照 GB/T 2423.2 测试方法进行。将连接完
14、毕的室外设备放入高温试验箱,在 502 的温度下连续放置 16 h,其间试验设备连续通电工作。低温试验按照 GB/T 2423.1 测试方法进行。将连接完毕的室外设备放入低温试验箱,在-203 的温度下连续放置 16 h,其间试验设备连续通电工作。高、低温试验后,试验设备的功能、性能指标的检测结果应满足产品技术指标的要求;外观应无锈蚀、无裂纹、无剥落等损伤,文字、标识应清晰,调零机构应灵活,紧固部位无松动,密封应完好,塑料件应不起泡、不开裂、不变形及灌注物不软化、无流溢现象。6.1.3 振动试验 振动试验按照 GB/T 2423.102008 测试方法进行。将非工作状态的仪器主机和天线安装在振
15、动试验台上,在上下方向进行扫频振动试验,扫频循环范围为 10 Hz150 Hz10 Hz,容差 10,扫频速率:1 oct/min,振动加速度值 19.6 m/s2,持续时间为 1 h。经振动试验后,试验设备的功能、性能指标应满足产品技术指标的要求,外观应无损伤,结构应无损坏,紧固件和元器件应无松脱。6.1.4 冲击试验 冲击试验按照GB/T 2423.51995测试方法进行。将非工作状态的仪器主机和天线安装在试验台上,选取峰值加速度为 490m/s2、相应的标称脉冲持续时间为 11 ms(常用)、选用半正弦波,对应速度的变化量为 3.4 m/s,冲击次数为 8 次,其中底面冲击 3 次,其余
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