一种室内模拟瞬变电磁空间问题的装置

1.本实用新型涉及土木工程物探技术领域，尤其涉及一种室内模拟瞬变电磁空间问题的装置。


背景技术：

2.近些年,越来越多的基础设施得到建设，且逐步进入到运营状态。基础设施不管是在建设过程中，还是在运营过程中，基础设施的安全性永远是首位，断层、地下水、溶洞、裂隙发育带、破碎节理、衬砌背后隐藏水体等不良地质体分布情况必须提前进行探测，尽早发现不良地质体，并对不良地质体进行处置与治理，进而实现基础设施安全的施工与运营。
3.瞬变电磁法的基本原理是介质在一次电流脉冲场激发下会产生涡流,在脉冲间断期间涡流不会立即消失，在其周围空间形成随时间衰减的二次场。二次磁场随着时间衰减的规律主要取决于异常体的导电性、体积规模和埋深，以及发射电流的形态和频率。因此，可以通过接收线圈或接地电极测量和分析二次场有关信息来了解异常体的空间分布，从而达到探测地下目标体的目的。瞬变电磁法具有对低阻异常体灵敏、分辨率高的优势和特点，被广泛应用于工程、环境、灾害等地质调查中，在大地、航空、海洋、煤矿以及隧道等领域的应用效果显著。
4.在全空间领域中，瞬变电磁法在隧道开挖与煤矿矿井开采超前地质预报中被广泛地应用，也取得了不错的探测效果，有效避免了地下不良地质体灾害的发生。同时，该方法在铁路与公路隧道运营过程中，瞬变电磁法也逐渐被应用于隧道结构病害的快速检测中。在城市地下工程中，该方法也被用于城市道路浅埋地层不良地质体的快速检测中。虽然，瞬变电磁法在以上实际工程中取得了不错的探测效果，但是该方法在现场探测信号的解释上做了很多假设与简化，将实际地形、地貌等条件等效为无限大的全空间状态，往往资料解释的结果与现场实际揭示的结果有很大的出入与偏差，进而出现很多错判与误判的现象，导致在不良地质体处置与治理过程中造成了过多且不必要的成本投入。
5.目前，对于瞬变电磁空间问题的研究，主要有理论研究、数值模拟与室内试验：(1)论文《隧道瞬变电磁全空间效应及迭代反演方法研究》(2019)与《隧道全空间瞬变电磁法正演数值模拟及应用研究》(2017)都基于全空间理想状态，从理论研究、数值仿真与室内试验的角度来模拟了全空间与半空间两种条件下瞬变电磁响应信号的特征，得到全空间对理想半空间的修正系数，进而对响应信号进行反演得出瞬变电磁视电阻率分布图，用于判断探测前方的地质条件情况。同时，为了方便推导与计算，理论研究与数值仿真都对瞬变电磁响应做了假设与简化，进而导致所得的结论与实际现场实测往往不同。往往实际过程隧道或地下工程所处的空间是复杂状态，并不是理想空间状态，导致其空间修正系数在实践应用过程中存在很大的局限性，因此响应信号的反演结果存在错判与误判等现象。(2)专利权人为安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司，中国专利申请号201310427387.4，介绍了一种全程全空间瞬变电磁装置及测量方法。该装置包括发射单元和多通道接收单元，两者分别与信号处理单元相连接，所述信号处理单元经通讯单元与主机连接。但是也仅仅适用于全
空间状态下瞬变电磁装置与测量，对于实际地质体的判断，该方法具有一定的局限性。(3)专利权人为东华理工大学，中国专利申请号201210270049.x，介绍了一种全空间瞬变电磁法物理模型实验用的测量装置。该装置包括巷道及测量支架，装置可以进行拆卸，均由非导电性材料构成，不会对测量信号产生干扰，可以达到科学研究和专业教学中物理模型实验的目的、要求。该装置未考虑瞬变电磁装置空间位置变化，均简化为全空间状态，该实用新型并没有考虑地形、地貌等原因引起的空间状态变化，因此存在一定的缺陷，使得响应信号测量数据的反演结果有一定的偏差。(4)针对瞬变电磁的空间问题，理论研究目前仅仅适用于对称结构的空间状态，数值仿真结果往往也是处于理想与简化的状态，大规模的开展现场测量往往也是不现实的，而且一个现场测量的结果往往仅代表特殊情况，无法开展大量的测试研究，因此室内试验的手段很适合开展瞬变电磁空间问题的多工况研究。目前，对于室内试验中，因地形、地貌等原因产生的瞬变电磁空间变化，一般可以将瞬变电磁空间简化为半空间状态与全空间状态，进而忽略不同空间因素对瞬变电磁响应信号的影响。同时，对于瞬变仪器设备与空间的相对位置变化也都忽略不计，进而全部以理想的全空间状态来修正反演结果，往往导致视电阻率图反映出的结果与实际围岩或地层媒介的空间分布存在明显的差异。
6.如何解决上述技术问题为本实用新型面临的课题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种室内模拟瞬变电磁空间问题的装置,通过室内模型试验的方法，获取三种理想状态条件下瞬变电磁空间响应信号，以及一般条件下瞬变电磁空间响应信号，同时获取线圈不同位置条件下瞬变电磁空间响应信号，获取瞬变电磁空间修正系数或函数，进而实现对瞬变电磁空间的修正及后续的响应信号的快速反演。
8.本实用新型的思想为：本实用新型是基于实际工程中围岩欧地层等介质情况，开展室内瞬变电磁空间问题的研究，获得三种理想状态与一般状态的瞬变电磁响应信号，获取室内试验条件下瞬变电磁空间问题的修正系数或函数，结合理论推导与数值仿真获得的瞬变电磁空间修正系数或函数，得到实际与瞬变电磁空间问题相关的修正系数或函数，对实地测量的响应信号进行快速反演，解释并得到现场地质条件的空间分布，进而开展后续处置与治理工作，极大地提高了瞬变电磁法探测的精确性与准确性。
9.本实用新型是通过如下措施实现的：一种室内模拟瞬变电磁空间问题的装置，包括箱体，其中，还包括盐水溶液、高阻填充体、发射与接收线圈、发射机、接收机和控制器；
10.所述箱体位于水平地面的上方，所述高阻填充体内置在箱体的底部；所述盐水溶液位于高阻填充体的上方，盐水溶液填满箱体，盐水溶液高度与箱体的高度相等；
11.所述发射机与发射线圈之间无线传输连接，所述接收机与接收线圈之间通过无线信号传输连接，控制器输入端口与发射机输出端连接，控制器输出端口与接收机输入端连接。
12.进一步地，所述发射与接收线圈为同点位置，所述发射与接收线圈位于所述箱体中心线水平处的高阻填充体顶部位置，用于调整所述发射与接收线圈到所述箱体中心位置的水平距离；
13.所述发射机、接收机、控制器水平布置在地面上方，所述发射机、接收机、控制器之
间通过信号连接线连接，三者之间的水平距离大于等于三米；
14.所述发射机、接收机、控制器与箱体之间的水平距离大于等于七米；所述发射机、接收机分别通过信号连接线与发射与接收线圈连接，所述箱体与线圈之间的水平距离大于等于七米。
15.所述箱体为整个装置结构的载体，位于水平地面的上方；特定形状与尺寸的高阻填充体位于箱体中底部与最下方，根据形状与尺寸大小，在水平方向上从箱体左边铺到箱体右边；盐水溶液位于高阻填充体的上方，盐水溶液充满箱体中除高阻填充体的空间，盐水溶液高度与箱体的高度保持一致；发射与接收线圈为同点装置，发射与接收线圈位于箱体中心线水平位置，即高阻填充体的最大高度位置，并且可调整发射与接收线圈到箱体中心位置的水平距离；发射机、接收机、控制器之间水平布置在地面上方，三者之间通过信号连接线进行连接，且三者之间的水平距离不小于3米；发射机、接收机、控制器与箱体之间的水平距离不小于7米；发射机、接收机分别通过信号连接线连接发射与接收线圈，设备与线圈之间的水平距离也不小于7米；各个信号连接线的内部要求紧密靠近，不产生多余的空隙，避免空间磁场在其空隙中产生额外的感应电动势。
16.为了更好地实现上述实用新型目的，本实用新型还提供一种室内模拟瞬变电磁空间问题的装置的模拟方法，其中，包括以下步骤：
17.步骤一，模型坡体与水平线夹角为α，l为模型的宽度，模型的深度等于模型的宽度，h为模型的高度，h1为模型的一半高度，h2为瞬变电磁空间最高点到水平线的距离，l1为瞬变电磁最高点到模型边界的距离，各个变量之间存在以下关系，tanα＝h2/(l/2-l1)；
18.模型的尺寸h与l和盐水溶液的电导率根据实际研究对象的范围、电阻率、缩尺模型与相似模型的相似比与室内实验室空间大小确定，模型与原型之间的相似比满足以下基本要求：
19.σml
m2
＝σ
p
l
p2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
20.公式(1)为瞬变电磁场物理模拟的相似性基本准则，其中，σ
p
与σm分别是原型与模型的电导率，l
p
与lm分别是原型与模型的空间尺寸，p与m分别代表瞬变电磁空间问题的原型与模型；
21.在理想状态下，模型装置简化为以下三种空间状态：
22.若α＝0
°
，整个模型装置等效为半空间状态；
23.若α＝90
°
，且h2＝0.5h和l1＝0.5l，整个模型装置等效为3/4空间状态；
24.若α＝180
°
，整个模型装置等效为全空间状态；
25.其中，d为发射与接收线圈距离模型中心点o的水平距离，d为发射与接收线圈每次移动测量的距离；
26.步骤二，在室内试验中采取相似比为1:300，模型尺寸为2.0m
×
2.0m
×
2.0m，坡度α为45
°
，坡体最大高度h2为0.5m，坡体段长度0.5l-l1为0.5m，盐水溶液电阻率为0.1ω
·
m，对应到实际工程中，实际工程模型为600m
×
600m
×
600m，山体坡度为45
°
，山体坡度高度最大值为150m，坡体段长度为150m；
27.步骤三，在室内选择相应的箱体、高阻填充体、盐水溶液、发射机、接收机，以及控制器，高阻填充体放在下方模拟空气，盐水溶液在高阻填充体上方模拟围岩或地层介质，按照实际山体外轮廓，制作高阻填充体形状，使之与山体外轮廓一致；
28.步骤四，选择实际现场测量的发射机与接收机，发射机连接发射线圈，接收机连接接收线圈，控制器分别连接发射机与接收机；
29.步骤五，待室内试验准备结束，放置发射与接收线圈在模型中心位置，发射机电流最大幅值设置为1.0a，其形式为双极性矩形脉冲序列，发射电流持续一段时间，其时间一般不小于激励脉冲重复周期的0.25倍整个模型中已经产生了一次电磁场，控制器瞬时关断发射机中的发射电流，由于瞬时的关断，整个模型会产生二次电磁场，控制器控制接收机接收此时的二次电磁场信号，获得瞬变电磁空间问题的响应信号，移动发射与接收线圈的位置，每次移动的距离为0.1米，模拟实际过程中每隔30米进行一次实地测量，按照上述的测量步骤，开展室内模型试验，获取线圈偏移过程中瞬变电磁空间问题的响应信号，获得特点空间与偏移距离条件下修正系数或函数。
30.在图2中：r为接收机，t为发射机，c为控制器，c-r为控制器与接收机之间的信号连接线，c-t为控制器与发射机之间的信号连接线，t-r为发射与接收线圈(两者是同点装置，尺寸相同，匝数相同)，r-r为接收机与接收线圈之间的信号连接线，t-t为接收机与接收线圈之间的信号连接线。c-r与c-t的功能：当发射机t的脉冲电流瞬时关断时，接收机r能同时采集接收线圈中响应信号(感应电动势或者感应电流)，即同步时钟作用。
31.在图2中：箱体是聚丙烯材料或类似功能材料，其具有一定的强度、稳定性与绝缘性，用来模拟瞬变电磁空间的边界并充当容器作用，高阻填充体采用epe珍珠棉泡沫板或类似功能材料，用来模拟电阻率无限大的空气，盐水溶液采用工业用盐与生活用水按照一定比例配置，用来模拟围岩或地层等媒介，且高阻填充体与盐水溶液之间需布置不透水、高电阻性的薄膜是聚乙烯类材料或类似功能材料，以阻止盐水溶液渗透到高阻填充体中，防止高阻填充体模拟空气的功能失效。
32.当发射线圈与接收线圈位于模型中心的时候，模型装置的一般情况可如图3所示。
33.在图3中：模型坡体与水平线夹角为α，l为模型的宽度，一般模型的深度等于模型的宽度，可以根据实际情况进行调整，h为模型的高度，h1为模型的一半高度，h2为瞬变电磁空间最高点到水平线的距离，l1为瞬变电磁最高点到模型边界的距离，各个变量之间存在以下关系，即tanα＝h2/(l/2-l1)；
34.模型的尺寸(h与l)和盐水溶液的电导率可以根据实际研究对象的范围、电阻率、缩尺相似比与室内实验室空间大小等综合确定，模型与原型之间的相似比满足以下基本要求：
35.σml
m2
＝σ
p
l
p2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
36.公式(1)为瞬变电磁场物理模拟的相似性基本准则，其中，σ
p
与σm分别是原型与模型的电导率，l
p
与lm分别是原型与模型的空间尺寸，p与m分别代表瞬变电磁空间问题的原型与模型；
37.在理想状态下，模型装置可以简化为以下三种空间状态：
38.若α＝0
°
，整个模型装置可以等效为半空间状态；
39.若α＝90
°
且h2＝0.5h和l1＝0.5l，整个模型装置可以等效为3/4空间状态；
40.若α＝180
°
，整个模型装置可以等效为全空间状态；
41.三种空间状态可如图4所示。
42.当发射线圈与接收线圈不位于模型中心的时候，即发射与接收线圈移动到不同的
位置，模型装置的一般情况可如图5所示。
43.其中：d为发射与接收线圈距离模型中心点o的水平距离，d为发射与接收线圈每次移动测量的距离。
44.在室内试验中采取相似比为1:300，模型尺寸为2.0m
×
2.0m
×
2.0m，坡度α为45
°
，坡体最大高度h2为0.5m，坡体段长度(0.5l-l1)为0.5m，盐水溶液电阻率近似取0.1ω
·
m，对应到实际工程中，实际工程模型为600m
×
600m
×
600m，山体坡度为45
°
，山体坡度高度最大值为150m，坡体段长度为150m。
45.按照图2、图3与图5中的示意图和尺寸，在室内选择相应的箱体、高阻填充体、盐水溶液，发射机与接收机，以及控制器；考虑到盐水溶液的密度要大于高阻填充体，高阻填充体放在下方模拟空气，盐水溶液在高阻填充体上方模拟围岩或地层等介质，并按照实际山体外轮廓的简化形式，制作高阻填充体形状，使之与山体外轮廓保持一致。
46.选择实际现场测量的发射机与接收机，在室内对发射与接收线圈的形式与尺寸进行适当的改造，以便适应于室内试验的测量，发射机连接发射线圈，接收机连接接收线圈，控制器连接发射机与接收机。
47.待室内试验准备结束，放置发射与接收线圈在模型中心位置，发射机电流设置为1.0a，发射电流持续一段时间后，整个模型中已经产生了一次电磁场，控制器瞬时关断发射机中的发射电流，由于瞬时的关断，整个模型会产生二次电磁场，同时控制器控制接收机接收此时的二次电磁场信号，进而可以获得瞬变电磁空间问题的响应信号，同样，移动发射与接收线圈的位置，每次移动的距离为0.1米，模拟实际过程中每隔30米进行一次实地测量，同样按照上述的测量步骤，开展室内模型试验，进而获取线圈偏移过程中瞬变电磁空间问题的响应信号，通过以上步骤，获得特点空间与偏移距离条件下修正系数或函数。
48.综上所述，通过开展不同瞬变电磁空间的室内试验，可以得到瞬变电磁空间问题的修改系数或函数，进而使实地测量的响应信号的快速反演结果更加精确与准确。
49.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
50.(1)、本实用新型适用于隧道工程、矿井工程与地下工程等瞬变电磁空间状态，能够精确获得瞬变电磁响应信号，形成瞬变电磁的空间效应修正系数或函数，验证理论推导与数值仿真的结果，对瞬变电磁反演结果的精确性与准确度提供更加合理的依据与支撑。
51.(2)、本实用新型使用室内装置模拟实际瞬变电磁空间状态，能够真实地获取围岩或地层等媒介背景场对瞬变电磁响应信号的影响。
52.(3)、本实用新型通过调节高阻填充体与水溶液之间的角度，既可以模拟两种理想状态的瞬变电磁空间状态，即半空间状态与全空间状态，也可以模拟工程实例中由于地形、地貌等原因形成的特定瞬变电磁空间状态，如理想的3/4空间状态与存在一定角度的空间状态，进而获取瞬变电磁空间修正系数。
53.(4)、本实用新型能够移动瞬变电磁仪器设备的位置，即发射与接收线圈，来模拟实际瞬变电磁仪器设备探测过程中空间状态改变带来的瞬变电磁响应信号的差异性，实现瞬变电磁空间转换的测定，进而获取瞬变电磁空间修正函数。
54.(5)、本实用新型可以根据实际工程媒介的电磁物理参数和室内相似比来制作不同比例的瞬变电磁空间测试尺寸，关键在于将本实用新型的比例放大或缩小而结构则不发生任何变化，方便进行不同比例的瞬变电磁空间测试的制作，以满足室内实验室要求。
55.(6)、本实用新型不仅适用于铁路与公路隧道运营检测过程中瞬变电磁空间问题的研究，同时也适用于煤矿地下开采及隧道开挖等瞬变电磁空间模型试验。
56.(7)、本实用新型能够获得理想状态与一般状态瞬变电磁空间及移动过程中的响应信号，减少了实际工程中瞬变电磁响应信号测量的成本与盲目性，修正实际工程获取的瞬变电磁响应信号，增加实际工程瞬变电磁响应信号反演的准确性。
57.(8)、本实用新型提出的室内模拟瞬变电磁空间问题的方法及其装置，减少了实际工程中围岩或地层等背景场瞬变电磁响应信号测量的成本，得到与坡度和偏移距离的相关的瞬变电磁空间修正系数或函数，修正实测的响应信号及其反演结果，能够有效地解决由于实际工程瞬变电磁空间问题复杂导致响应信号反演精度不高与准确度低等问题。
58.(9)、本实用新型通过开展不同瞬变电磁空间的室内试验，可以得到瞬变电磁空间问题的修改系数或函数，进而使实地测量的响应信号的快速反演结果更加精确与准确。
附图说明
59.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
60.图1为本实用新型的室内模拟瞬变电磁空间问题的装置工作流程图。
61.图2为本实用新型中瞬变电磁空间问题室内测试布置示意图。
62.图3为本实用新型中线圈位于模型中心的空间状态示意图。
63.图4为本实用新型室内模拟瞬变电磁空间问题的装置,通过室内模型试验的方法，获取三种理想状态条件下瞬变电磁空间响应信号，即三种理想空间状态示意图，其中，图(a)为半空间状态示意图；图(b)为3/4空间状态示意图；图(c)为全空间状态示意图。
64.图5为本实用新型中线圈偏移过程中，空间状态示意图。
65.其中，附图标记为：
66.r为接收机；t为发射机；c为控制器；c-r为控制器与接收机之间的信号连接线；c-t为控制器与发射机之间的信号连接线；t-r为发射与接收线圈；r-r为接收机与接收线圈之间的信号连接线；t-t为接收机与接收线圈之间的信号连接线。
具体实施方式
67.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
68.实施例1
69.参见图1至图5，本实用新型提供其技术方案为，一种室内模拟瞬变电磁空间问题的装置，包括箱体，其中，还包括盐水溶液、高阻填充体、发射与接收线圈、发射机、接收机和控制器；
70.所述箱体位于水平地面的上方，所述高阻填充体内置在箱体的底部；所述盐水溶液位于高阻填充体的上方，盐水溶液填满箱体，盐水溶液高度与箱体的高度相等；
71.所述发射机与发射线圈之间无线传输连接，所述接收机与接收线圈之间通过无线信号传输连接，控制器输入端口与发射机输出端连接，控制器输出端口与接收机输入端连
接。
72.所述箱体为整个装置结构的载体，位于水平地面的上方；特定形状与尺寸的高阻填充体位于箱体中底部与最下方，根据形状与尺寸大小，在水平方向上从箱体左边铺到箱体右边；盐水溶液位于高阻填充体的上方，盐水溶液充满箱体中除高阻填充体的空间，盐水溶液高度与箱体的高度保持一致；发射与接收线圈为同点装置，发射与接收线圈位于箱体中心线水平位置，即高阻填充体的最大高度位置，并且可调整发射与接收线圈到箱体中心位置的水平距离；发射机、接收机、控制器之间水平布置在地面上方，三者之间通过信号连接线进行连接，且三者之间的水平距离不小于3米；发射机、接收机、控制器与箱体之间的水平距离不小于7米；发射机、接收机分别通过信号连接线连接发射与接收线圈，设备与线圈之间的水平距离也不小于7米；各个信号连接线的内部要求紧密靠近，不产生多余的空隙，避免空间磁场在其空隙中产生额外的感应电动势。
73.为了更好地实现上述实用新型目的，本实用新型还提供一种室内模拟瞬变电磁空间问题的装置的模拟方法，其中，包括以下步骤：
74.步骤一，模型坡体与水平线夹角为α，l为模型的宽度，模型的深度等于模型的宽度，h为模型的高度，h1为模型的一半高度，h2为瞬变电磁空间最高点到水平线的距离，l1为瞬变电磁最高点到模型边界的距离，各个变量之间存在以下关系，tanα＝h2/(l/2-l1)；
75.模型的尺寸h与l和盐水溶液的电导率根据实际研究对象的范围、电阻率、缩尺模型与相似模型的相似比与室内实验室空间大小确定，模型与原型之间的相似比满足以下基本要求：
76.σml
m2
＝σ
p
l
p2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
77.公式(1)为瞬变电磁场物理模拟的相似性基本准则，其中，σ
p
与σm分别是原型与模型的电导率，l
p
与lm分别是原型与模型的空间尺寸，p与m分别代表瞬变电磁空间问题的原型与模型；
78.在理想状态下，模型装置简化为以下三种空间状态：
79.若α＝0
°
，整个模型装置等效为半空间状态；
80.若α＝90
°
，且h2＝0.5h和l1＝0.5l，整个模型装置等效为3/4空间状态；
81.若α＝180
°
，整个模型装置等效为全空间状态；
82.其中，d为发射与接收线圈距离模型中心点o的水平距离，d为发射与接收线圈每次移动测量的距离；
83.步骤二，在室内试验中采取相似比为1:300，模型尺寸为2.0m
×
2.0m
×
2.0m，坡度α为45
°
，坡体最大高度h2为0.5m，坡体段长度0.5l-l1为0.5m，盐水溶液电阻率为0.1ω
·
m，对应到实际工程中，实际工程模型为600m
×
600m
×
600m，山体坡度为45
°
，山体坡度高度最大值为150m，坡体段长度为150m；
84.步骤三，在室内选择相应的箱体、高阻填充体、盐水溶液、发射机、接收机，以及控制器，高阻填充体放在下方模拟空气，盐水溶液在高阻填充体上方模拟围岩或地层介质，按照实际山体外轮廓，制作高阻填充体形状，使之与山体外轮廓一致；
85.步骤四，选择实际现场测量的发射机与接收机，发射机连接发射线圈，接收机连接接收线圈，控制器分别连接发射机与接收机；
86.步骤五，待室内试验准备结束，放置发射与接收线圈在模型中心位置，发射机电流
最大幅值设置为1.0a，其形式为双极性矩形脉冲序列，发射电流持续一段时间，其时间一般不小于激励脉冲重复周期的0.25倍，整个模型中已经产生了一次电磁场，控制器瞬时关断发射机中的发射电流，由于瞬时的关断，整个模型会产生二次电磁场，控制器控制接收机接收此时的二次电磁场信号，获得瞬变电磁空间问题的响应信号，移动发射与接收线圈的位置，每次移动的距离为0.1米，模拟实际过程中每隔30米进行一次实地测量，按照上述的测量步骤，开展室内模型试验，获取线圈偏移过程中瞬变电磁空间问题的响应信号，获得特点空间与偏移距离条件下修正系数或函数。
87.在图2中：r为接收机，t为发射机，c为控制器，c-r为控制器与接收机之间的信号连接线，c-t为控制器与发射机之间的信号连接线，t-r为发射与接收线圈(两者是同点装置，尺寸相同，匝数相同)，r-r为接收机与接收线圈之间的信号连接线，t-t为接收机与接收线圈之间的信号连接线。c-r与c-t的功能：当发射机t的脉冲电流瞬时关断时，接收机r能同时采集接收线圈中响应信号(感应电动势或者感应电流)，即同步时钟作用。
88.在图2中：箱体是聚丙烯材料或类似功能材料，其具有一定的强度、稳定性与绝缘性，用来模拟瞬变电磁空间的边界并充当容器作用，高阻填充体采用epe珍珠棉泡沫板或类似功能材料，用来模拟电阻率无限大的空气，盐水溶液采用工业用盐与生活用水按照一定比例配置，用来模拟围岩或地层等媒介，且高阻填充体与盐水溶液之间需布置不透水、高电阻性的薄膜是聚乙烯类材料或类似功能材料，以阻止盐水溶液渗透到高阻填充体中，防止高阻填充体模拟空气的功能失效。
89.当发射线圈与接收线圈位于模型中心的时候，模型装置的一般情况可如图3所示。
90.在图3中：模型坡体与水平线夹角为α，l为模型的宽度，一般模型的深度等于模型的宽度，可以根据实际情况进行调整，h为模型的高度，h1为模型的一半高度，h2为瞬变电磁空间最高点到水平线的距离，l1为瞬变电磁最高点到模型边界的距离，各个变量之间存在以下关系，即tanα＝h2/(l/2-l1)；
91.模型的尺寸(h与l)和盐水溶液的电导率可以根据实际研究对象的范围、电阻率、缩尺相似比与室内实验室空间大小等综合确定，模型与原型之间的相似比满足以下基本要求：
92.σml
m2
＝σ
p
l
p2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
93.公式(1)为瞬变电磁场物理模拟的相似性基本准则，其中，σ
p
与σm分别是原型与模型的电导率，l
p
与lm分别是原型与模型的空间尺寸，p与m分别代表瞬变电磁空间问题的原型与模型；
94.在理想状态下，模型装置可以简化为以下三种空间状态：
95.若α＝0
°
，整个模型装置可以等效为半空间状态；
96.若α＝90
°
且h2＝0.5h和l1＝0.5l，整个模型装置可以等效为3/4空间状态；
97.若α＝180
°
，整个模型装置可以等效为全空间状态；
98.三种空间状态可如图4所示。
99.当发射线圈与接收线圈不位于模型中心的时候，即发射与接收线圈移动到不同的位置，模型装置的一般情况可如图5所示。
100.其中：d为发射与接收线圈距离模型中心点o的水平距离，d为发射与接收线圈每次移动测量的距离。
101.在室内试验中采取相似比为1:300，模型尺寸为2.0m
×
2.0m
×
2.0m，坡度α为45
°
，坡体最大高度h2为0.5m，坡体段长度(0.5l-l1)为0.5m，盐水溶液电阻率近似取0.1ω
·
m，对应到实际工程中，实际工程模型为600m
×
600m
×
600m，山体坡度为45
°
，山体坡度高度最大值为150m，坡体段长度为150m。
102.按照图2、图3与图5中的示意图和尺寸，在室内选择相应的箱体、高阻填充体、盐水溶液，发射机与接收机，以及控制器；考虑到盐水溶液的密度要大于高阻填充体，高阻填充体放在下方模拟空气，盐水溶液在高阻填充体上方模拟围岩或地层等介质，并按照实际山体外轮廓的简化形式，制作高阻填充体形状，使之与山体外轮廓保持一致。
103.选择实际现场测量的发射机与接收机，在室内对发射与接收线圈的形式与尺寸进行适当的改造，以便适应于室内试验的测量，发射机连接发射线圈，接收机连接接收线圈，控制器连接发射机与接收机。
104.待室内试验准备结束，放置发射与接收线圈在模型中心位置，发射机电流设置为1.0a，发射电流持续一段时间后，整个模型中已经产生了一次电磁场，控制器瞬时关断发射机中的发射电流，由于瞬时的关断，整个模型会产生二次电磁场，同时控制器控制接收机接收此时的二次电磁场信号，进而可以获得瞬变电磁空间问题的响应信号，同样，移动发射与接收线圈的位置，每次移动的距离为0.1米，模拟实际过程中每隔30米进行一次实地测量，同样按照上述的测量步骤，开展室内模型试验，进而获取线圈偏移过程中瞬变电磁空间问题的响应信号，通过以上步骤，获得特点空间与偏移距离条件下修正系数或函数。
105.综上所述，通过开展不同瞬变电磁空间的室内试验，可以得到瞬变电磁空间问题的修改系数或函数，进而使实地测量的响应信号的快速反演结果更加精确与准确。
106.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。