DB43-T 2151-2021 等值反磁通瞬变电磁法探测系统通用技术条件_第1页
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文档简介

ICS

17.020CCS

43湖 南 省 地方 标 准DB43/T

2151—2021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

transientelectromagnetic

exploration

system2021

-

08

-

29

发布

2021

-

-

实施湖南省市场监督管理局

布DB43/T

2151—2021 前言························································································································

Ⅲ引言························································································································

Ⅴ1 ·····················································································································

12 规范性引用文件······································································································13 术语和定义············································································································14 符号和缩略语·········································································································35 技术要求···············································································································45.1 通用要求············································································································45.2 功能要求············································································································45.3 性能指标要求······································································································46 检验方法···············································································································56.1 通用要求的检验···································································································56.2 功能要求的检验···································································································66.3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

·······································

12DB43/T

2151—2021 本文件按照

GB/T

—2020《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。王鹤。IIIDB43/T

2151—2021 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。在此新兴产业领域中的国际市场主导权和话语权。

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、有效性和范围无任何立场。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

何责任。DB43/T

2151—20211 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

规范性引用文件文件。GB/T

电工电子产品基本环境试验规程

A:低温试验方法GB/T

电工电子产品基本环境试验规程

B:高温试验方法GB/T

电工电子产品基本环境试验规程

Ca:恒定湿热试验方法GB/T

—1995 电工电子产品基本环境试验规程

GB/T

—1995 电工电子产品基本环境试验规程

GB/T

—1995电工电子产品基本环境试验规程

:倾跌与翻倒试验方法GB/T

—1995 电工电子产品基本环境试验规程

:自由跌落试验方法GB/T

—2008电工电子产品基本环境试验规程

Fe:振动(正弦)试验方法GB/T

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

电工电子产品基本环境试验规程试验

:盐雾试验方法GB/T

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

电工电子产品基本环境试验规程 试验

L:沙尘试验方法DZ

0039.12—1992 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

(OCTEM)测深方法称为等值反磁通瞬变电磁法。DB43/T

2151—图

1 等值反磁通装置示意图3.2零磁通面

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

waveform发送机输出到发射天线的电流波形。3.4双极性方波

wave3.5发送电流

发送机发送双极性方波的正向和负向电流。3.6关断时间

发送电流关断后,电流减小至关断前电流幅值的

1%的时间。 FSU DB43/T

2151—2021 FSU 3.7关断波形

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

field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

the

inductive

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相位为0

时对应的频率。3.11接收机动态范围

range

of

the

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:dB

20lg

······················································(1)

UN

式中:

——接收机最大测量峰值;N

——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f ——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 ——标准检流电阻S ——面积T ——温度t ——时间U ——电压2)

接收天线等效面积:≥75

2)

接收天线等效面积:≥75

m

;ω ——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

℃~

℃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 1)

天线类型:磁性源发送、空芯感应线圈接收、收发一体;23)

接收天线谐振频率:≥10

。5.3.2

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

%的占空比;3)

发送电压:≥12

V;4)

发送电流准确度:≤

A;5)

发送电流重复性:≤

A;6)

发送基频:基频数≥

个,低频≤

Hz,高频≥

Hz;7)

发送基频准确度:

Hz;8)

阻性关断时间:≤5μs;9)

阻性关断时间准确度:≤μs;10)

关断类型:线性关断;11)

采样率:≥2

;12)

分辨率:≥8

5.3.3 接收机1)

分辨率:

≥24

2)

采样率:≥500

;3)

动态范围:

;4)

输入短路噪声:≤20μV(

);率:1

oct

/min,振动加速度值

19.6

m/s率:1

oct

/min,振动加速度值

19.6

m/s

,持续时间为

1

h。经振动试验后,试验设备的功能、性能选取峰值加速度为

ms峰值取值加速度为

m/s

,脉冲持续时间为

6

,相应的速度变化量为

m/s,碰撞次数为工作5)

门的分布原则应以对数等距分布;6)

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

。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

测试方法进行。将连接完毕的室外设备放入高温试验箱,在

50±2

℃的温度下连续放置

h,其间试验设备连续通电工作。低温试验按照

GB/T

测试方法进行。将连接完毕的室外设备放入低温试验箱,在-20±3

℃的温度下连续放置

h,其间试验设备连续通电工作。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

—2008

测试方法进行。将非工作状态的仪器主机和天线安装在振动试验台上,在上下方向进行扫频振动试验,扫频循环范围为

10

Hz~

Hz

102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

—19952化量为

3.4

m/s,冲击次数为

8

次,其中底面冲击

3

次,其余各面冲击

1

次。冲击试验后,试验设备的外观、功能和性能指标应符合产品技术指标的规定。6.1.5 碰撞试验碰撞试验按照GB/T

—19952位置

3000

次,或三个互相垂直方向、每轴

1000

次,10~

次/min。碰撞试验后,试验设备的外观、功能和性能指标应符合产品技术标准规定要求。6.1.6 倾跌试验按照GB/T

—1995成

45

±成

45

±

h

5°~35

15

min。25%,试验箱中的滑石粉浓度为

2

kg/m

15

扬尘

5

s

2

h

后取出。沙尘试验后,试验设箱中,试验箱的温度维持在

35±5

℃,所有的暴露区域都应维持盐雾条件,用面积为

cm

倾斜跌落(面倾跌)跌落高度为

100

mm

30°±10%,跌落次数为以底面一个边为轴,每边跌落一次,总共四次。自由跌落试验按照

GB/T

—1995

台上,跌落高度为

500

mm;次数为

3

次。跌落试验后,试验设备的外观、功能和性能指标应符合产品技术标准规定要求。6.1.7 淋雨、沙尘、长霉和盐雾试验淋雨试验按照

DZ

0039.12—1992

规定进行。将非工作状态的仪器主机和天线的被试面与垂直方向3淋雨测试后,试验设备外观无损伤,内部无渗水,功能和性能指标应符合产品技术标准规定要求。沙尘试验按照

GB/T

规定进行。将未通电的受试设备放入粉尘试验箱,相对湿度为小于3备内部清洁无尘,试验设备的外观、功能和性能指标应符合产品技术标准规定要求。霉菌生长试验方法应按

GB

2423.16

规定进行。在无培养基的情况下霉菌孢子直接在试验设备主机和天线上接种,经

28

d

培养霉菌生长试验后,试验设备外观无腐化,功能和性能指标应符合产品技术标准规定要求。仪器盐雾环境试验方法要按

GB

2423.17

规定进行检测,将非工作状态的仪器主机和天线放置试验2暴露区域的任何一点连续收集至少

h

的雾化沉积溶液,平均每小时收集量应在

mL-2.0

之间,收集的溶液在

±2

℃测量浓度和

h损伤,功能和性能指标应符合产品技术标准规定要求。6.2功能要求的检验6.2.1等值反磁通零磁通调零功能的检验系统应具有专用的等值反磁通调零机构,在等值反磁通调零模式发送

20

双极性波,使用离散傅里叶变换,计算出

20

频点的功率谱密度

A(计算方法见附录

A线的几何位置,当接收天线处于零磁通面时,调零系数最小。6.2.2 自检功能的检验发送机发送预设标准信号,要求观测到的信号与预设标准信号幅值和形态一致。6.2.3 记录发送波形功能的检验在室内按照野外工作模式连接发送机、接收机和天线,开机工作,系统应显示发送波形。6.2.4 实时监控工作状态功能的检验式连接发送机、接收机和天线,开机工作,系统应实时显示温度,电池电压和发送电流。6.2.5 连接线,开机工作,系统应正确提示相应的故障。Is

··························································(2)DB43/T

2151—2021Is

··························································(2)6.3 性能指标的检验6.3.1 发送电流准确度的检验在连接发射天线条件下,采用标准检流电阻

R

串联到发送回路,通过示波器观测检流电阻正向与

1Hz、50Hz、100Hz、150Hz、200Hz、250Hz

平均

1024

次,计算出标准电阻上的发送电流

I,与仪器在不同基频输出的电流

I流准确度

I

5.3.2

的要求。I按公式(2)计算:U

p

Un2Rs发送电流准确度

I按公式(3)计算

······················································(3)式中:U ——正向供电平台期电压,单位

V;U ——反向供电平台期电压,单位

V;R——标准检流电阻,单位

Ω。

10

6.3.2 发送电流重复性的检验行(≥100

…s(I)4)计算:(Ii

I

(Ii

I

)2

ni1n1

···············································(4)式中:I

:n

个发送电流的算术平均值。6.3.3 在连接发射天线条件下,调节至厂家仪器指标的最大可供电源电压,使用标准检流电阻

串联到

期电压

U、反向供电平台期电压

U,根据公式(5)计算最大发送电流

:I

UP

Un2Rs

························································(5)6.3.4 发送基频准确度的检验

0.1

Hz、0.25

、0.625

Hz、1

Hz、2.5

Hz、6.25

、12.5

、25

Hz、50

、62.5

、237.5

标准基频的频率。频率计示波器波形设置为高分辨率采集模式。示波器记录发送电流从开始到衰减至

1%的时间差

,仪器设备输出的关断时间

与示波器测试关断时间示波器波形设置为高分辨率采集模式。示波器记录发送电流从开始到衰减至

1%的时间差

,仪器设备输出的关断时间

与示波器测试关断时间

之间的绝对误差

读数

和发送机发送频率

的绝对误差称为发送频率准确度

公式如下:Af

ABS

····················································(6)6.3.5在不连接发射天线条件下,将大功率电阻(1

Ω,不小于

W)和标准检流电阻串联在发送回路,从关断开始到衰减至

1%时的时间差∆t,即为阻性关断时间,测试结果应满足

5.3.2

的要求。6.3.6 关断时间准确度的检验 满足

5.3.2

的要求。ts

(

)

···············································(ts6.3.7线性关断的检验连接仪器发送机内部高精度检流电阻(10

mΩ)到示波器,发送机分别发送高、中、低三种基频。

1/2

上升沿,示波器设置成上升沿触发模式,触发电平设置为发送电流的

值。肉眼观察三种基频示波为斜线。6.3.8 接收天线谐振频率的检验用可测不小于

1MHz

频率的标准磁性元件分析仪测量接收天线的谐振频率,测量原理见附录

B。当6.3.9 接收机短路输入噪声的检验在电磁屏蔽条件下,设置接收机的增益为

1,系统测量的噪声带宽为

,测量的输出噪声幅值为

,利用标准差公式计算出输出的噪声电压_,以排除系统直流成分的影响,测试结果应满足

5.3.3

要求。Uout_noise

n1

(i

)2n

···········································(8)式中:

ni1

in

;6.3.10 接收机动态范围的检验使用标准信号发生器产生正弦波信号,并连接到接收机的输入端,将接收机的增益设置为最小值,DB43/T

2151—2021

量接收机短路输入噪声的有效值N

,根据公式(1

5.3.3

要求。DB43/T

2151—附

录 A(资料性)等值反磁通零磁通面调零系数计算方法在等值反磁通调零模式发送

20kHz

双极性波,使用如下公式对采集的数据进行离散傅里叶变换,计算出

0~40kHz

带宽的频谱。Xk

Xk

[xn]xnen0

2N

nk

,

k

…,N-1

··················(A.1)式中:X ——为采集的离散时间序列;N ——变换区间长度;K——为谐波序号。信号的平均功率为:Pavg

N1n0N

xn

2

···················································(A.2)根据帕塞瓦尔定理(Parseval's

theorem),时间域功率等于频率域功率:

x

x

Xkn

n

2

1

N1N

k0

2

···············································(A.3)可以得出:Pavg

Pavg

N2

k0

Xk

2

··················································(A.4)PSDPSDk

·······················································(A.6)N1Pavg k

f

···················································(A.5)k0其中:

/因此可得:2XkNfs式中:

PSD的单位为V

2

/Hz

。按照功率谱密度的国际标准定义:dBk

10log10

ks

2

·············································(A.7)kPSDdB的单位为

dB⁄Hk10DB43/T

2151—2021取

20

kHz

频点的功率谱密度

A,A

称为调零系数。调节接收天线位置,当接收天线处于零磁通面时,调零系数最小。11DB43/T

2151—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感应式接收天线是一种电感线圈,其内

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